TL CƠ SỞ SINH HỌC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC-TRỊNH THỊ HÀ THU

Trường đại học xây dựng Khoa sau đại học  ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG HỒ SINH HỌC MƠN HỌC: CƠ SỞ SINH HỌC Q TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC Học viên thực : Trịnh Thị Hà Thu Mã số học viên Lớp : : 2011124 CTHN2011 Ngành học : KTCS Hạ tầng – Cấp thoát nước Giảng viên hướng dẫn : GS.TS Trần Đức Hạ ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG HỒ SINH HỌC MƠN HỌC: CƠ SỞ SINH HỌC Q TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC Giảng viên hướng dẫn : Lớp CTHN2011 : Ngành học : PGS TS TRẦN ĐỨC HẠ KTCS Hạ tầng - Cấp thoát nước HỌC VIÊN THỰC HIỆN TRỊNH THỊ HÀ THU MỤC LỤC Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ DANH MỤC HÌNH ẢNH Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ DANH MỤC BẢNG BIỂU Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ MỞ ĐẦU Nước bao phủ 70% diện tích đất có 97% nước mặn, cịn lại nước Nước giữ cho khí hậu tương đối ổn định pha lỗng yếu tố gây nhiễm, cịn thành phần cấu tạo thể sinh vật, chiếm từ 50% - 97% trọng lượng thể, chẳng hạn chiếm 70% trọng lượng thể người, Sứa biển tới 97% Trong 3% lượng nước có 0,5% nước diện sơng, suối, ao, hồ mà người sử dụng Trong năm gần đây, tốc độ đô thị hóa tăng lên rõ rệt Hệ thống hạ tầng kỹ thuật không tuân theo kịp tốc độ phát triển đô thị Phải chịu sức ép nặng nề đô thị hóa , hệ thống ao, hồ nhanh chóng bị lão hóa thu hẹp diện tích Do phải tiếp nhận lượng nước thải không qua xử lý, môi trường khu vực nhiều sông, hồ đô thị bị ô nhiễm trầm trọng, Mặt khác, phần lớn đô thị nằm vùng địa hình thấp nên kênh hồ đóng vai trị quan trọng việc tiêu thốt, điều hịa nước mưa tiếp nhận nước thải Để ngăn chặn nước hồ bị nhiễm cần phải có biện pháp khắc phục kịp thời dài hạn Cần có giải pháp xử lý tăng cường chất lượng nước hồ để phục hồi chức hồ vfa sau sử dụng cho mục đích khác tưới cây, nuôi cá, tạo cảnh quan cho hồ đô thị Hồ sinh học xử lý nước thải ô nhiễm hữu với mức độ thấp lẫn cao, có khả tiệt trùng nước thải xả nguồn tiếp nhận Đồng thời với phát triển khoa học kỹ thuật đại, công nghệ xử lý nước hồ sinh học ngày hoàn thiện, phù hợp với quy mơ cơng suất có chi phí thấp phù hợp áp dụng nước phát triển có khí hậu nóng Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỒ NƯỚC 1.1 Sự hình thành hồ Hồ ao lục địa nói chung loại hình đất ngập nước dựa theo nơi hàm định nghĩa công ước Ramar năm 1971: “ Đất ngập nước vùng đầm lầy, sình lầy, than bùn; Những vùng nước tự nhiên hay nhân tạo, thường xuyên hay tạm thời, với nước chảy hay nước tù, nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, kể vùng nước biển có đọ sâu không 6m thủy triều thấp” Các hồ có nguồn gốc tự nhiên nhân tạo Hồ tự nhiên hình thành vận động vỏ Trái Đất tạo nên vùng trũng chứa nước đoạn sơng thay đổi hướng dịng bị lấp lại,… Hình dạng, độ sâu loại hồ phong phú, phụ thuộc vào điều kiện địa chất hình thành hồ Hồ phân bố tự nhiên không bị chi phối người hoạt động làm thay đổi yếu tố tự nhiên hồ độ sâu bồi lắng hay xói lở, chất lượng nước, diện tích hồ,…Các hồ Hà Nội hình thành nên qua biến động địa chất hàng vạn năm sông Hồng vùng hạ lưu, dịng chảy sơng khác chảy qua địa phận Hà Nội bắt nguồn chảy vào sông Hồ nhân tạo người đào xây dựng đê đập chắn giữ nước lại để lấy nước cấp cho hoạt động kinh tế xã hội để điều tiết nước mưa, làm khu vui chơi giải trí Trong lịch sử hồ nhân tạo cịn dùng để bảo vệ thành phố, quyền thị công kẻ thù Trong hồ tự nhiên phân bố ngẫu nhiên hồ nhân tạo xếp theo chủ ý quy hoạch Chế độ thủy văn chất lượng nước hồ tự nhiên hồ nhân tạo khác nhau, phụ thuộc vào khai thác sử dụng nước đặc điểm hệ sinh thái hồ nước thành phần sinh thái đóng vai trị quan trọng hệ sinh thái thị tối ưu Mỗi hồ có đời sống sinh học riêng, cần ánh sáng, cần khơng khí, cần mang đơng vật, thực vật vi sinh vật để tự làm 1.2 Phân loại hồ Các hồ đô thị phân loại theo nhóm chức sau: - Nhóm 1: Các loại hồ sử dụng cho mục đích du lịch, thể thao nước, điều tiết nước mưa khu vực xung quanh hồ Chất lượng nước hồ thuộc loại A theo quy chuẩn mơi trường QCVN 08- 2015/BTNMT - Nhóm 2: Các hồ phục vụ cho mục đích vui chơi giải trí mặt nước, điều hịa nước lưu vực Hồ kết hợp nuôi cá Chất lượng nước hồ thuộc loại B theo quy chuẩn môi trường QCVN 08- 2015/BTNMT - Nhóm 3: Các hồ phục vụ cho mục đích nghỉ ngơi, giải trí khu dân cư, điều hịa nước mưa cho lưu vực nhỏ, tiếp nhận phần nước thải sau xử lý đễn mức độ định Hồ Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ thường kết hợp nuôi cá Chất lượng nước hồ thuộc loại B theo quy chuẩn môi trường QCVN 08- 2015/BTNMT - Nhóm 4: Các hồ chứa điều tiết nước mưa cho lưu vực lớn nhiều khu vực thị Hồ tiệp nhân nước thải thải đo thị sau trình xử lý kết hợp ni cá lồi thủy sản khác Thơng thường đầu mối hệ thống nước thị, nằm ngoại thành nội thành Chất lượng nước hồ thuộc loại B theo quy chuẩn mơi trường QCVN 08- 2015/BTNMT Chức nói chung hồ nội thành Hà Nội để tạo cảnh quan sinh thái điều hòa nước mưa cho thị nhiên hồ có chức khác tùy thuộc vào mục đích, yêu cầu sử dụng…Bảng 1.1 thể hình thái thứ tự ưu tiên chức hồ Hà Nội Bảng 1 Chức hồ đô thị Thứ tự ưu tiên chức TT Hồ Diện tích(ha) A B Hồ Tây 446.0 Hồ Trúc Bạch 22.0 Bảy Mẫu 20.8 4 Hoàn Kiếm 12.0 Thanh Nhàn 8.5 Thủ Lệ 9.9 Thành Công 6.5 Giảng Võ 6.0 Trung Tự 6.4 10 Thiền Quang 5.5 11 Ba Mẫu 4.6 12 Linh Quang 5.2 13 Ngọc Khánh 3.5 14 Kim Liên 1.5 15 Văn Chương 2.5 16 Hai Bà Trưng 1.0 17 Giám 0.7 18 Đinh Công 25.0 19 Linh Đàm 107.0 Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 C D (4) (4) Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ 1.3 Đặc điểm, chức hồ 1.3.1 Đặc điểm Hệ sinh thái hồ phức hợp gồm quần xã sinh vật môi trường vật lý tương tác xung quanh Năm thành tố trì trạng thái ổn định hệ sinh thái hồ: hình thái, số lượng nước, chất lượng nước, hệ thực vật (trên bờ thủy sinh), hệ đơng vật (có xương không xương sống thủy sinh) Hồ đô thị thuộc loại hồ nơng có điều kiện quang hợp tốt khả phú dưỡng cao Theo hàm lượng muối hòa tan, hồ phân loại hồ nước mặn, nước lợ nước Chất lượng nước hồ khả sử dụng hồ vào mục đích sinh hoạt, sản xuất phụ thuộc vào nồng độ chất dinh dưỡng đó, người ta thường phân loại hồ theo mức độ dinh dưỡng sau đây: - Hồ nghèo dinh dưỡng (oligotrophic) - Hồ dinh dưỡng trung bình (mezotrophic) - Hồ giàu dinh dưỡng (eutrophic) a Sự phân nhiệt độ Hiện tượng phụ thuộc chủ yếu vào trình thâm nhập nhiệt độ, khả xáo trộn nước hồ định nhóm: - Các yếu tố bên trong: gradient áp suất theo chiều sâu, đặc tính nước (tỉ trọng,độ nhớt ), vận tốc dịng chảy (gió) - Các yếu tố bên ngoài: lực hấp dãn, ứng suất trượt bề mặt - Sự phân tầng thấy rõ hồ sâu Hồ thường chia làm tầng: - Tầng mặt (epilimnion), sâu vài centimet đến mét.Nhiệt độ tròng nước tầng phụ thuộc vào nhiệt độ khí thay đổi theo thời gian - Tầng (metalimnion): phân cách tầng mặt tầng đáy, chiều dày thường mét Trong tầng này, nhiệt độ thay đổi đột ngột theo chiểu sâu - Tầng đáy (hypolimnion) tầng ổn định, khơng có xáo trộn gió Dưới đáy hồ, nhiệt độ nước đạt đến 4oC b Sự phân bố chất hồ Sự phân bố vặt chất theo tầng nước hồ phụ thuộc chiều sâu đáy ,diện tích bề mặt hồ Hình dạng đường đồng mức vật chất thay đổi , phụ thuộc vào hình thái hồ Thông thường, nồng độ chất bẩn giảm dần từ ven bờ hồ Thành phần thủy sinh vật hồ thay đổi theo nguyên lí Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ Trong hồ có xáo trộn mạnh gió, chênh lệch nhiệt độ tạo dịng chảy ngầm Sự phân bố bùn lắng hồ phụ thuộc vào trạng thái dòng chảy chế độ thủy văn Các yếu tố nhiệt độ, cường độ ảnh hưởng rõ rệt đến trình sinh hóa thủy vực Các chất lắng hình thành trầm trích phần tử vơ hữu có nguồn gốc từ q trình sinh hóa hồ (autochthonous) dịng ngoại lai (allochthonous) vận chuyển vào hồ c Chế độ ôxy Chế độ ôxy phản ánh trạng thái chất lượng nước (mức độ dinh dưỡng ) trình động học hồ Nồng độ DO yếu tố giới hạn HST hồ phụ thuộc nhiều vào yếu tố q trình khuyến tán ơxy qua bề mặt hơ hấp Quang hợp có ý nghĩa quan trọng q trình bổ sung làm giàu ơxy hồ Phương trình tổng quát trình quang hợp sau: CO2 + 2H2O + quang hợp = (CH20)n + H2O + O2 + hóa Trong hồ chủ yếu diễn trình liên quan đến chế độ ôxy trình hô hấp (R),tiêu thụ ôxy để ơxy hóa chất hữu q trình làm tăng ôxy tự từ quang hợp thực vật bậc cao tảo (P) Ở tầng mặt nước, cường độ ánh sáng xâm nhập nước lớn, trình quang hợp diễn mạnh Trong trình sinh dưỡng, tảo thực vật bậc cao sử dụng chất dinh dưỡng có nước làm thức ăn Gió thổi bề mặt khếch tán vào dòng nước yếu tố quan trọng tạo chuyển động hồ nước bổ sung ơxy cho Lượng chất hữu bên ngồi, đặc biệt nước thải, bổ cập vào hồ yếu tố quan trọng thiết lập cân hô hấp (R) quang hợp (P), từ xác định nồng độ DO hồ Bảng Tỉ lệ quang hợp (P) hô hấp (R) hồ Đại lượng Hồ tiếp nhận nước thải Hồ khơng có nước thải Quang hợp P, g O2/m2.ngày 1,80 0,85 Hô hấp R, g O2/m2.ngày 0,88 0,67 Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 10 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ đầu chết thường thấy ao hồ sáng Nồng độ DO thường thấp vào tháng nóng, sinh vật phù du phát triển mạnh, giá trị bão hịa oxy nước thấp Ngồi cịn mưa qua lớn kéo dài kéo theo dòng chảy bề mặt chứa lượng lớn chất hữu vào thủy vực, phân rã chất vi sinh vật diễn nhanh chóng làm BOD tăng DO giảm c Suy thoái hồ Hồ đồ thị suy thối q trình: lắng động trầm tích hồ san lấp lấn chiếm hồ 1.8 Các biện pháp kỹ thuật xử lý ô nhiễm cải thiên chất lượng nước hồ a Giảm thiểu ô nhiễm hạn chế nước thải vào hồ đô thị b Xử lý ô nhiễm hồ  Làm nước hồ Loại bỏ tảo xử lý nước hồ hóa chất dựa vào mật độ tảo độ màu tương ứng hồ Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 18 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ Chế phẩm Red-Oxy Đức tổ hợp hóa chất có tác dụng: loại bỏ cation kim loại Al, As, Cd, Cu, Pb,…; loại bỏ anion oxy hóa chất nhiễm vơ hữu Kết thu sau thử nghiệm hồ Đống Đa, hồ Hoàn Kiếm hồ Tây Hà Nội cho thấy chế phẩm có hiệu làm giảm pH, hàm lượng cặn lơ lửng, hàm lương amoni, hàm lượng chất hữu dễ phân hủy sinh học chất hữu tổng số xuống mức cho phép QCVN 08-MT:2015/ BTNMT; chế phẩm không làm ảnh hưởng dến thành phần thực vật hồ thử nghiệm, lại có hiệu làm giảm mật độ thực vật đáng kể trạng thái phú dưỡng c Tăng cường trình tự làm nước hồ Tự làm tổ hợp qua trình tự nhiên như: thủy động học, sinh học, hóa học, hóa lý,…diễn sông hồ bị nhiễm bẩn sau tiếp nhận nước thải nhằm khô phục trạng thái ban đầu Bao gồm trình bản: trình pha loãng làm giảm nồng độ chất bẩn xả vào nguồn q trình chuyển hóa chất bẩn theo thời thời gian Các biện pháp tăng cường trình tự làm Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 19 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ d Làm giàu oxy cho hồ Mục đích làm giàu oxy cho hồ tăng cường trình tự làm hồ cách cấp oxy cưỡng Phương pháp để oxy hóa chất nhiễm hữu hồ, trì hàm lượng oxy hịa tan hồ nhàm đảm bảo ổn định hệ sinh thái hồ bảo vệ đời sống thủy sinh Các phương pháp làm giàu oxy hồ: Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 20 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ CHƯƠNG II CƠ CHẾ VÀ NGUYÊN TẮC XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA HỒ SINH HỌC Các hoạt động diễn hồ sinh học kết cộng sinh phức tạp nấm tảo, giúp ổn định dòng nước làm giảm vi sinh vật gây bệnh Hồ sinh học dùng để xử lý nhiều loại nước thải khác nhau: nước thải công nghiệp hay sinh hoạt phức tạp, điều kiện thời tiết khác Các trình diễn ao, hồ sinh học tương tự trình tự làm sơng hồ tự nhiên Vi sinh vật đóng vai trị chủ yếu q trình xử lý chất thải hữu 2.1 Hệ động thực vật hồ sinh học Hệ động thực vật hồ sinh học thường có vi sinh vật: vi sinh vật, nguyên sinh động vật, tảo, rêu, bèo, Các vi sinh vật hồ vi sinh vật kỵ khí, yếm khí, hiếu khí hay tuỳ tiện interobacterium, streptococus, clostridium, achromobacter, cytophaga, micrococus, pseu-domonas, bacillus, lactobacillus Trong hồ sinh học loại thực vật đóng vai trị quan trọng việc ổn định chất lượng nước Chúng sử dụng chất dinh dưỡng (N,P), kim loại nặng (Cu, Cd, Hg, Zn) đồng hoá phát triển sinh khối Để tồn môi trường nước khác đồi hỏi loại vi khuẩn phải có tiến hố, thích nghi cao Tuỳ theo điều kiện cụ thể mà hình thành nên nhóm thực vật thuỷ sinh nhóm thực vật thuỷ sinh có số có tính chất phù hợp cho việc xử lý môi trường nước ô nhiễm Thực vật thuỷ sinh dùng để xử lý nước thải chia làm ba nhóm lớn: • Nhóm thực vật thuỷ sinh ngập nước : Đặc điểm quan trọng nhóm thực vật thuỷ sinh ngập nước chúng tiến hành trình quang hợp hay trao đổi chất diễn hoàn toàn lịng nước Chính nhóm thực vật thuỷ sinh phát triển tốt khoảng độ sâu định nước chiều sâu thường từ 50cm (tính từ bề mặt nước) trở lại chiều sau ánh sáng mặt trời có tác dụng tốt Nhóm thực vật ngập nước gây nên tác hại làm tăng độ đục nước, ngăn cản khả khuếch tán ánh sáng vào nước Do loại thủy sinh không hiệu việc làm chất thải Nhóm bao gồm lạo rong Hydrilla Verticillata, Caratophyllum…hấp thụ chất dinh dưỡng nguyên tố cần thiết khác qua thân, lớp vỏ, q trình lọc hấp thụ chất hịa tan Hiệu thu hồi chất dinh dưỡng nitơ laoij thực vật từ 200-1560 kg/ha Thực vật ngập nước bậc cao đóng vai trị lớn việc cung cấp oxy cho vi khuẩn tham gia phân hủy chất hữu Tuy nhiên cần thiết thường xuyên thu hồi loại thực vật thực vật ngập nước khỏi hồ để tránh tượng nhiễm bẩn nước • Nhóm thực vật trơi : Các loài thực vật phát triển bề mặt nước gồm hai phần : phần phần thân mềm mặt nước, phần nhận ánh sáng trực tiếp từ mặt trời, phần rễ, rễ loài thực vật rễ chùm Chúng phát triển lịng mơi trường Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 21 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ nước, nhận chất dinh dưỡng nước chuyển lên thực trình quang hợp Lồi thực vật trơi nước theo gió dòng nước Khi chúng di chuyển kéo theo rễ quét lòng nước, chất dinh dưỡng thường xuyên tiếp xúc hấp thụ qua rễ Rễ loài thực vật giá thể cho loại vi khuẩn bám vào để phân hủy chất thải So với lồi thực vật ngập nước, lồi thực vật trơi có khả xử lý chất nhiễm cao Nhóm bao gồm loại bèo như: Eichhorinia crassipes (bèo Nhật Bản, Lục bình); spirodella; lema; Postia statiotes… Sinh khối bèo tăng nhanh điều kiện môi trường thuận lợi sau sáu ngày nuôi cấy chúng tăng sinh khối đến 250 kg chất khơ/ha.ngày đêm (Theo O’ Bien 1981) Trong q trình nghiên cứu bèo hồ sinh học, nhà khoa học nhận thấy rễ bèo nơi cư trú nhiều lồi vi khuẩn đóng vai trị quan trọng việc chuyển hóa chất hữu tầng bề mặt nước Hiệu xử lý BOD đạt 95%; khả khử N-NH3, P đến 97% Ngoài bèo hồ sinh học cịn có loại thực vật khác rau muống, họ sen súng Đây loại thực vật có khả chuyển hóa vật chất cao • Thực vật nửa ngập nước : Loại thực vật có rễ bám vào đất phần thân phát triển bề mặt nước phần rễ bám đất ngập nước, nhận chất dinh dưỡng có đất, chuyển lên mặt nước để tiến hành q trình quang hợp Lồi thực vật làm môi trường chủ yếu phần lắng đáy lưu vực nước Bảng Thống kê số loại thực vật thủy sinh Nhóm Thực vật ngập nước Thực vật trôi Thực vật nửa ngập nước Tên thông thường Tên khoa học Hydrilla Hydrilla Verticillata Water milfoil Myriophyllum spicatum Blyxa Blyxa aybertii Lục bình (water hyacinth) Eichhornia crassipes Bèo (duck week) wolfia arrhiga Bèo tai tượng Pistia stratiotes Salvinia Salvinia spp Cattails Typha spp Cỏ lõi bấc (bulrush) Scirpus spp Sậy (reed) Phramites communis 2.2 Quá trình xử lý nước hồ sinh học Hồ sinh học có q trình xử lý chủ yếu q trình lên men kỵ khí oxy hóa hiếu khí diễn theo giai đoạn sau: - Lên men kỵ khí gồm giai đoạn: Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 22 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ • Giai đoạn thứ nhất: Lên men chất hữu cơ, vi khuẩn lên men đề tạo thành khối hình thành sản phẩm trung gian khác axít hữu • Giai đoạn thứ hai: Sự phân hủy axit hữu hình thành từ giai đoạn nhờ loại vị khuản tạo mêtan thành khí mêtan sản phẩm đơn giản CO2, H2O, NH3… - Oxy hóa hiếu khí biểu diễn q trình đoạn giản sau: - Ngồi ra, lượng lớn oxy cung cấp nhờ trình quang hợp tảo bỏ sung đáng kể cho trình xử lý nước thải hồ hiếu khí: Yếu tố đảm bảo q trình chuyển hố chất hữu hồ sinh học oxy nhiệt độ Vi sinh vật, tảo, loại thực vật hồ có mối quan hệ thông qua oxy chất dinh dưỡng Oxy giúp phát triển sinh vật hiếu khí đồng thời yếu tố tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hồ Lượng oxy cung cấp cho hồ có chênh lệch ngày đêm; ban đêm lượng oxy không nhiều tập trung vùng bề mặt, vào ban đêm lượng oxy cao Điều chứng tỏ lượng oxy có hồ phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên trình quang hợp tảo thực vật Ở gần sát mặt nước tồn nhiều vi sinh vật hiếu khí; oxy cung cấp từ trình hồ tan từ khơng khí chuyển động sóng, gió Lượng oxy khơng nhiều ổn định; lượng oxy co tầng nước nhờ quang hợp tảo Nhờ có oxy q trình chuyển hố hiếu khí vi sinh vật xảy mạnh, chất hữu nhanh chóng bị phân huỷ thành sản phẩm sinh khối, muối nitrat, nitrit, Khí CO2 hợp chất N, P lại tảo sử dụng trình quang hợp Trong trình giải phóng oxy, cung cấp cho q trình oxy hoá chất hữu vi khuẩn Sự hoạt động rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho trình trao đổi chất vi khuẩn Như vi khuẩn hiếu khí tảo tạo vịng khép kín chuyển hố vật chất Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 23 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ Hình Qúa trình quang hợp tảo Ở phần đáy hồ, chất hữu có tỷ trọng lớn lắng xuống thường chất khó phân huỷ; mơi trường đáy hồ thiếu oxy nên phát triển vi sinh vật yếm khí Các vi sinh vật tham gia chuyển hoá chất hữu thành acid hữu cơ, rượu để vi sinh vật khác tiếp tục chuyển hố thành khí CH4 , CO2 ,H2S , NH3 , Trong NH3 CO2 có ý nghĩ giúp rong tảo phát triển mạnh; ngược lại trình phát triển rong tảo tạo oxy yếu tố không thuận lợi cho phát triển vi sinh vật yếm khí Tuy nhiên rong tảo phát triển mạnh phần gần ánh sáng mặt trời nên phần oxy tạo bay vào khơng khí, phần vi sinh vật hiếu khí sử dụng nên ảnh hưởng đến vi sinh vật yếm khí khơng đáng kể; phần đáy hồ rong tảo chết xác chất dinh dưỡng cho vi sinh vật đáy hồ phát triển Như vậy, rong tảo khơng có tác dụng tích cực đến chuyển hố vật chất (q trình quang hợp) mà cịn tác động tích cực vi sinh vật hiếu khí vi sinh vật yếm khí Hình 2 Sơ đồ thể Thuyết hỗ sinh vi khuẩn tảo 2.3 Một số tác dụng công nghệ sử lý nước thải hồ sinh học Bên cạnh xử lý nước thải, hồ sinh học cịn sử dụng với nhiều mục đích khác : Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 24 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ  Nuôi bèo thực vật nước : Khi xem xét khả ứng dụng loại hồ sinh học Việt Nam, có ý kiến cho nên kết hợp việc xử lý nước thải hồ với việc nuôi bèo hồ bèo lồi thực vực có khả ‘làm sạch” nước, đồng thời bèo phát triển làm thức ăn chăn nuôi làm nguyên liệu chế biến thành phân hữu Tuy nhiên ni bèo phải ý khơng để bèo phủ kín mặt nước làm cản trở nguồn ánh sáng, vùng nước phía thiếu ánh sáng làm giảm khả phát triển sinh vật có nước  Ni trồng tảo : Nước thải chứa nhiều chất dinh dưỡng thuận lợi cho phát triển tảo sinh vật khác Tảo phát triển mạnh hồ cung cấp oxy hoà tan cho sinh vật khác phát triển theo làm tăng nhanh trình phân huỷ chất nhiễm, chuyển hố thành sinh khối Sinh khối tảo lại nguồn thức ăn tốt cho chăn nuôi nuôi trồng thuỷ sản Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 25 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ CHƯƠNG III TỔNG QUÁT HỒ SINH HỌC Các dạng hồ sinh học : - Hồ tự nhiên; Hồ nhân tạo; Hồ kỵ khí; Hồ hiếu khí; Hồ tùy tiện; Hồ sinh học với tham gia thực vật nước 3.1 Hồ sinh học kỵ khí Hồ sinh học kỵ khí tiếp nhận nước thải với tải trọng BOD cao (tải trọng > 100gBOD5/m3.ngđ), vân hành điều kiện khơng cần oxy hịa tan, hồ xử dụng bể tự hoại kiểu hở để xử lý nước thải Cặn bẩn lắng xuống lên men kỵ khí với điều kiện nhiệt độ 15 độ C, hồ sử dụng tốt điều kiện nóng ẩm Hiểu xử lý đạt khoảng 40% nhiệt độ 10oC thấp hớn 60% 20oC Lớp váng bề mặt hình thành cần vớt định kỳ phun nước để tránh loại côn trùng ruồi, muỗi phát triển Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 26 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ Hình Hồ sinh học kỵ khí Ưu điểm: - Thu khí biogas q trình lên men chất hữu từ nước thải Khi nước thải xử lý với quy mơ cơng suất lơn, gas tận dụng làm nhiên liệu cấp cho sinh hoạt chạy máy thiết bị trạm xử lý Chuyển đổi vật chất từ dạng vật liệu hòa tan thành dạng vật chất lắng đọng bùn đáy Hòa tan dạng vật chất hữu khác Phá vỡ trình phân hủy sinh học vật chất hữu Chứa vật chất khơng hịa tan không phân hủy bùn đáy Chứa vật chất không hấp thụ dạng vơ định bùn đáy Cho phép xử lý phần dòng chảy qua Nhược điểm: - Xuất mùi, mùi phần lớn H2S Tuy nhiên, vấn đề thiện nhờ điều chỉnh độ pH, độ pH bể hiệu chỉnh khoảng 7,5 lúc nước có khoảng 75% HS- khơng gây mùi thối khó chịu Ngồi ra, cịn phủ kín bê mặt hồ PVC HDPE để thu khí biogas hình thành q trình lên men chất hữu từ nước thải 3.2 Hồ sinh học tùy tiện Hồ sinh học tùy tiện thiết kế xử lý BOD theo tải trọng bề mặt tương đối nhỏ (100-400kg BOD/ha.ngày) để phù hợp với mức độ phát triển tảo Có dạng hồ sinh học tùy tiện: - Hồ sinh học tùy tiện sơ cấp thu nhận trực tiếp nước thải từ mạng lưới thoát nước Hồ sinh học tùy tiện thứ cấp thu nhận nước thải sau xử lý phần (thường sau hồ sinh học kỵ khí, bệ tự hoại, hồ sinh học tùy tiện sơ cấp hệ thống kênh mương thoát nước) Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 27 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ Hình Hồ sinh học tùy tiện Khi trình hồn thành, hồ tùy tiện đáp ứng: - Tăng cường xử lý dòng thải vào từ xử lý kỵ khí thơng qua việc phân chia, phân hủy tiêu hóa vật chất hữu - Xử lý hiếu khí phá vỡ hầu hết dạng hữu lại gần bề mặt hồ - Làm giảm số lượng vi sinh vật có khả gây bệnh 3.3 Hồ sinh học hiếu khí Hồ sinh học hiếu thường sử dụng xử lý triệt để nước thải, sử dụng để xử lý triệt để nước thải, xử lý chất hữu chất dinh dưỡng lượng đáng kể đồng thời xử lý vi khuẩn gây bệnh có nước thải Hồ tiếp nhận nước thải từ hồ tùy tiện Khi thiết kế hồ sinh học hiếu khí để xử lý nước thải cần tạo môi trường cường độ xạ cao Nồng độ pH thích hợp thường lớn có q trình quang hợp tảo Mặt trời đóng vai trờ quan trọng việc xử lý loại vi khuẩn feacal gây bệnh, giữ ấm cho hồ cung cấp đầy đủ lượng, thúc đẩy trình quang hợp tảo, tạo điều kiện tang pH hình thành oxy với nồng độ lớn cần thiết thúc đẩy để tang cường bù đắp cho oxy hóa quang hóa Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 28 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ Hình Một số hồ hiếu khí tùy tiện 3.4 Hồ sinh học với tham gia thực vật nước Hồ sinh học với tham gia thực vật nước (hồ thực vật) phương pháp xử lý xem lâu đời (trên 3.000 năm) có khả xử lý chất hữu cơ, nitơ, phospho Việc áp dụng hồ thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tính chất nước thải: BOD, dinh dưỡng, chất độc hại, nhiệt độ nước thải; điều kiện khí hậu, thời tiết: nhiệt độ, xạ, tính chất nguồn nước tiếp nhận (hàm lượng muối, độ kiềm, độ cứng); Thực vật nước có mặt hồ sinh học chủ yếu số loại tảo, phiêu sinh thực vật thực vật Cơ chế hoạt động hồ sinh học với tham gia thực vật nước sau: Vi khuẩn phân hủy chất hữu tạo thành CO H2O; acid hữu điều kiện yếm khí; Tảo sử dụng lượng ánh sáng mặt trời, CO2 chất vô nước để tổng hợp nguyên sinh chất, giải phóng oxy; Oxy cung cấp cho vi khuẩn bổ sung từ nước (khơng khí, gió xáo động khuấy trộn nước hồ, nhiệt độ, hàm lượng muối ảnh hưởng đến oxy hòa tan) oxy nhân tạo; Hiện tượng lắng cặn xảy hồ sinh học có tham gia thực vật nước Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 29 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ Hình 3 Hồ sinh học với tham gia thực vật nước 3.5 Ứng dụng hồ sinh học Hồ sinh học dùng rộng rãi để xử lý nước thải Hiện có gần 5000 hồ Mỹ tổng số 12500 hồ giới Hồ kị khí dùng xử lý trước nước thải sinh hoạt công nghiệp, nhiều xử lý nước thải cơng nghiệp có nồng độ chất hữu dễ phân hủy cao Ngồi cịn dùng xử lý nước thải trước chăn nuôi trước thải đất Hồ tùy tiện trước dùng cho nước thải công nghiệp sinh hoạt Nhưng dùng nhiều xử lý nước chưa qua xử lý sinh hoạt, xử lý dong thải thứ cấp từ lọc, hồ hiếu khí kị khí… Trên giới người kết hợp hồ tùy tiện với hồ hiếu khí kị khí ln xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghiệp giá thành thấp kiểm soát nhiều vi sinh vật hại Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 30 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ CHƯƠNG IV KẾT LUẬN Hệ thống hồ sinh học xử lý nước thải với ưu điểm lớn dễ xây dựng, công tác thi cơng chủ yếu cơng tác đất Hồ có cấu tạo đơn giản, chi phí xây dựng rẻ so với bể xây dựng truyền thống, không yêu cầu nhân lực có trình độ cao vận hành tư Tuy nhiên, giá đất trở ngại lớn trọng việc lựa chọn phương án xử lý nước thải hồ sinh học So sánh mặt khách quan, hồ sinh học tốn chi phí ban đầu cho mặt xây dựng lớn Tuy nhiên, hệ thống xử lý nước thải khác có khối lượng thời gian thi cơng lâu, chi phí điện vận hành hệ thống lớn suốt thời gian hoạt động Hồ có khả xử lý loại vi sinh vật gây bệnh mà khơng sử dụng hóa chất Tuy nhiên, hồ có hiệu xử lý chất lơ lửng thấp cơng trình xử lý khác có nhiều tảo dịng chảy Cơng nghệ xử lý nước thải xử lý hồ sinh học sử lý rộng rãi nước phát triển để xử lý nước thải tái sử dụng nước Đối với nước phát triển, phạm vi áp dụng phổ biến quy mô công suất nhỏ Tuy nhiên, vận hành hồ sinh học cơng trình có Việt Nam có nhược điểm thường sử dụng hệ thống thống khí nhân tạo, chủ yếu sử dụng hệ thống hồ hiếu khí làm tính đa dang sinh học lợi kỹ thuật kinh tế hồ sinh học Với ưu nhược điểm trên, hệ thống hồ sin học áp dụng hệ thống xử lý chi phí thấp, trì mà khơng cần phụ thuộc hoàn toàn vào điện thiết bị máy móc phức tạp Hệ thống coi công nghệ xử lý tự nhiên, gần gữi với tự nhiên, đáp ứng tiêu chí mơi trường thích ứng tốt với điều kiện khí hậu ấm nóng Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 31 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ TÀI LIỆU THAM KHẢO Chất lượng nước sông hồ bảo vệ môi trường nước – PGS.TS Trần Đức Hạ, PGS.TS Nguyễn Xuân Nguyên – NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Dự án biên soạn tài liêu giảng dạy vệ sinh chi phí thấp bền vững – CNDA: PGS.TS Nguyễn Việt Anh – Trường ĐHXD Cơng trình công nghệ xử lý nước thải quy mô nhỏ - PGS.TS Trần Đức Hạ PGS.TS Lều Thọ Bách “ Xử lý nước thải chi phí thấp” Sách chuyên khảo “ Hồ Đô Thị quản lý kỹ thuật kiểm sốt nhiễm” PGS.TS Trần Đức Hạ, xuất năm 2016 Ban tu cơng trình hạ tầng kỹ thuật đô thị (2017), Công tác quản lý hồ khu vực nội thành Hà nội, Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà nội Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 32 ... luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ DANH MỤC BẢNG BIỂU Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử. .. cạnh xử lý nước thải, hồ sinh học cịn sử dụng với nhiều mục đích khác : Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 24 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước... trồng thu? ?? sản Đề tài: Xử lý nước thải hồ sinh học Trịnh Thị Hà Thu – Lớp CTHN2011 MS:2011124 25 Tiểu luận: Cơ sở sinh học trình xử lý nước thải GVHD: GS.Trần Đức Hạ CHƯƠNG III TỔNG QUÁT HỒ SINH HỌC