tổng quan các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải

Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Vị trí của công nghệ xử lý sinh học 1.2 Nguyên tắc: Dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây ô nhiễm có trong nước thải Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh truởng và phát triển. Tách các chất hữu cơ và chất dinh dưỡng ra khỏi nuớc thải.(làm khoáng hoá các chất hữu cơ gây bẩn thành chất vô cơ và các khí đơn giản ) 1.3 Cơ chế chung : Hấp phụ và kết tụ cặn lơ lửng và chất keo không lắng thành bông sinh học hay màng sinh học . Chuyển hoá (oxy hoá) các chất hoà tan và các chất dễ phân huỷ sinh học thành những sản phẩm cuối cùng. SVTH: Nhóm 4 Trang 1 XL HÓA HỌCXL CƠ HỌC XL CẶN XL SINH HỌC KHỬ TRÙNG NƯỚC THẢI NGUỒN TIẾP NHẬN Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải Chuyển hoá / khử chất dinh dưỡng (N,P) . Khử những hợp chất và thành phần hữu cơ dạng vết . 1.3.1 Quá trình sinh trưởng lơ lửng bùn hoạt tính (bông sinh học) Các tế bào vi khuẩn tăng trưởng sinh sản và phát triển dính vào các hạt chất rắn lơ lửng có trong nước thải và phát triển thành các hạt bông cặn Các hạt bông này nếu được thổi khí và khuấy đảo sẽ lơ lửng trong nước và lớn dần. Bông bùn màu vàng nâu kích thước khoảng từ 50–200 μm. Số lượng vi khuẩn trong bùn hoạt tính dao động trong khoảng 10 8 -10 12 trên 1mg chất khô . Các vsv tham gia trong bùn hoạt tính: Pseudomonas, Achromobacter, Desulfovibrio và Nitrosomonas, Notrobacter, cùng một số protozoa… • Yêu cầu chung khi vận hành bùn hoạt tính:  SS đầu vào không quá 150 mg/l  Hàm lượng dầu không quá 25mg/l  pH = 6.5 – 8.5 (tối ưu : 6.5 – 7.5)  Nhiệt độ: 6 o C – 37 o C 1.3.2 Quá trình sinh trưởng bám dính _Màng sinh học SVTH: Nhóm 4 Trang 2 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải Khả năng oxi hoá các chất hữu cơ có trong nước thải khi chảy qua hoặc tiếp xúc. Có màu vàng xám hay màu nâu tối, dày từ 1–3 mm hoặc hơn do sinh khối của vsv bám trên màng. Màng sinh học được coi là một hệ tuỳ tiện, với vsv hiếu khí là chủ yếu. 1.4 Các quá trình sinh học trong xử lý nước thải 1.4.1 Quá trình phân huỷ hiếu khí : Quá trình phân huỷ hiếu khí nước thải gồm 3 giai đoạn:  Oxy hoá các chất hữu cơ : C x H y O z + O 2 CO 2 + H 2 0 + ΔH  Tổng hợp tế bào mới: C x H y O z + NH 3 + O 2 CO 2 +H 2 O + C 5 H 7 NO 2 - ΔH  Phân huỷ nội bào: C 5 H 7 NO 2 + 5O 2 5CO 2 + 2H 2 O + NH 3 ± ΔH SVTH: Nhóm 4 Trang 3 enzym enzym enzym Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải 1.4.2 Quá trình phân huỷ thiếu khí : Chuyển hoá Nitơ trong quá trình xử lý sinh học • Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Nitrat hoá  pH : 7,2 – 9.0 ; tốt nhất là 7,5  Nhiệt độ : 5 – 40 o C  Độc tính : nồng độ HCH độc hại thấp,Tanin, phenol, benzen, rượu, ete, xianua…  Kim loại: quá trình bị ức chế ở nồng độ 0.25 mg/l Ni, 0.25mg/l Cr và 0.1mg/l Pb  Amonia: bị ức chế ở nồng độ 5 – 20 mg/l  DO: •Tốc độ nitrat hoá tốt khi DO= 4 – 7mg/l SVTH: Nhóm 4 Trang 4 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải •Tốc độ nitrat hoá trong bùn hoạt tính tăng gấp đôi khi DO tăng từ 1– 3mg/l • Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử nitrat  Dạng và nồng độ chất nền chứa cacbon: chứa cacbon tan, phân huỷ sinh học nhanh  Nồng độ DO: •Loài Pseudomonas bị ức chế ở: ≥ 0.2 mg/l •Tốc độ khử nitrat : DO = 0.2 mg/l chỉ bằng ½ tốc độ ở DO = 0 mg/l  Độ kiềm và pH: 6.5 – 8.5  Thời gian lưu cặn (SRT): lâu thì lượng nitrat sẽ bị khử nhiều hơn 1.4.3 Quá trình phân huỷ kị khí : Kỵ khí vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ như sau: Chất HC H 2 + CO 2 + H 2 S + NH 3 + CH 4 + tb mới +ΔH Quá trình xảy ra theo 4 giai đoạn:  Giai đoạn 1: Thuỷ phân  Giai đoạn 2: Acid hoá  Giai đoạn 3: Acetat hoá  Giai đoạn 4: Methane hoá SVTH: Nhóm 4 Trang 5 vi sinh vật Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải • Vi sinh vật tham gia vào quá trình phân huỷ kị khí Nhóm vi sinh vật thuỷ phân: Clodtridium, Peptococcus, lactobacillus, Actinomyces, Staphylococcus, Desulfobrio Nhóm vi sinh vật methane hoá: Methanobacterium, Methanococcus, Methanothrix, Methanosarina SVTH: Nhóm 4 Trang 6 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải Công trình xử lý ứng dụng các quá trình phân huỷ 1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lí sinh học :  Nồng độ chất hữu cơ: BOD 5 :N:P = 100: 5:1 hoặc 200:5:2 (bùn hoạt tính)  Hàm lượng tạp chất  Nhiệt độ, pH, các nguyên tố vi lượng, kim loại…  Hàm lượng oxy trong nước thải  Lưu lượng nứơc thải  Hệ thống xử lý: chế độ thuỷ động … • Điều kiện nước thải đưa vào XLSH : - Không có chất độc làm chết hay ức chế hệ vsv trong nước thải. Đặc biệt là hàm lượng các kim loại nặng như: Sb >Ag >Cu >Hg >Co >Ni >Pb >Cr +3 >V >Cd >Zn >Fe - Chất hữu cơ trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn cacbon và năng lượng cho vsv như : hidratcacbon, protein, lipit hoà tan… - COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5 mới có thể đưa vào xử lí sinh học(hiếu khí), nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó gồm có xenlulozơ, hemixenlulozơ, prottein, tinh bột chưa tan thì phải qua xử lí sinh học kị khí. SVTH: Nhóm 4 Trang 7 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải 1.6 Vai trò của vsv trong xử lý nước thải − Phân huỷ các chất hữu cơ − Xử lý mùi của nước thải:  Methyl sulfide, dimethyl sulfide được phân hủy bởi các chủng Thiobacillus và Hyphomicrobium oxy hóa sulfat.  Xử lý bằng tháp lọc: VK quang hợp như Chlorobium có thể lọai bỏ đến 95% khí H 2 S từ nước thải sau xử lý của một bể kị khí. SVTH: Nhóm 4 Trang 8 Hình: Sự tăng trưởng của vi khuẩn trong bể xử lý Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải − Xử lý một số kim loại nặng: Hg, Cd, Pb, Se, As − Các nguyên sinh động vật có ý nghĩa trong việc vận hành các hồ sinh vật : rotifera, cladocera, và copepoda  Các loài Cladocera thì lọc các tế bào vi khuẩn và cả chất hữu cơ chết, lọc tảo sợi, có ích trong việc làm giảm độ đục của nước thải sau xử lý. • Các yếu tố ảnh huởng đến hoạt động của vsv:  Chất dinh dưỡng :  Những chất vi lượng SVTH: Nhóm 4 Trang 9 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải  pH của vk: 6.5 – 7.5 (vk không chịu đuợc pH >9 và pH<4 • Phân loại nhiệt độ của quá trình xử lý sinh học SVTH: Nhóm 4 Trang 10 Dạng Khoảng nhiệt độ Khoảng tối ưu Psychrophilic (ưa lạnh) 10 – 30 12 – 18 Mesophilic (ưa ấm) 20 – 50 25 – 40 Thermophilic (ưa nóng) 35 – 75 55 – 65 [...]...Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn CHƯƠNG 2: CÁC CƠNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Có 2 loại cơng trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học: - Điều kiện tự nhiên - Điều kiện nhân tạo 2 1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIỆN 2.1.1 Cánh đồng tưới cơng cộng và bãi lọc Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm... 24 Hình: Bể Aerotank sử dụng phương pháp khuấy cơ học Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn Hình: Bể Aerotank sử dụng phương pháp sục khí SVTH: Nhóm 4 Trang 25 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn 2.2.2.4 Các dạng sơ đồ bể Aerotank 2.2.3 Xử lý nước thải bằng vi sinh kỵ khí (bể UASB) 2.2.3.1... HCM có trạm xử lý nước thải với cơng nghệ xử lý sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính hoặc kết hợp xử lý bằng phương pháp hóa học, Viện KHVN nay là Viện KH & CN Quốc Gia đã xây dựng và vận hành trạm xử lý nước thải bằng hóa học và sinh học Hiện có khoảng 100-150 trong số 1100 bệnh viện (hay khoảng 10-15% số bệnh viện) có trạm xử lý nước thải bệnh viện đưa vào hoạt động 2.3.3 .Xử lý nước thải cơng nghiệp... Theo q trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại:hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồ tùy nghi Hồ sinh học dùng xử lý nước thải bằng sinh học chủ yếu dựa vào q trình làm sạch của hồ Ngồi việc xử lý nước thải còn có nhiệm vụ: + Ni trồng thuỷ sản + Nguồn nước để tưới cho cây trồng + Điều hồ dòng chảy SVTH: Nhóm 4 Trang 13 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải GVHD: Th.S... Theo chế độ nước tưới người ta chia thành 2 loại: - Thu nhận nước thải quanh năm - Thu nước thải theo mùa Khi thu hoạch, gieo hạt hoặc về mùa mưa người ta lại giữ trữ nước thải trong SVTH: Nhóm 4 Trang 12 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn các đầm hồ (hồ ni cá, hồ sinh học, hồ điều hòa,…) hoặc xả ra cánh đồng cỏ, cánh đồng trồng cây ưa nước hay... thực hiện dự án thốt nước và vệ sinh mơi trường như TP Huế, Hạ Long, Việt trì, Thanh Hố, Đồng Hới, Nha Trang, Quy Nhơn Cơng nghệ xử lý nước thải là cơng nghệ sinh học hiếu khí bằng bùn hoạt tính hoặc áp dụng cơng nghệ xử lý đơn giản là hồ sinh học Các đơ thị nhỏ hầu như chưa có dự án thốt nước và xử lý nước thải 2.3.2 Xử lý nước thải bệnh viện, trường học hay cơ quan NCKH: Tại các bệnh viện như BV... khí Hình: Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật trong hồ hiếu khí 2 2 CƠNG TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC NHÂN TẠO 2.2.1 Bể lọc sinh học Lọc sinh học (biofiltration) là một cơng nghệ điều khiển sự ơ nhiễm mới Nó bao 600 400 4000 gồm sự loại bỏ và ơ xi hóa những hợp chất khí bị nhiễm bẩn nhờ vi sinh vật SVTH: Nhóm 4 Trang 17 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải GVHD: Th.S... hoạt tính và lọc sinh học SVTH: Nhóm 4 Trang 31 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn Cơng nghệ xử lý nước thải cơng nghiệp khá đa dạng và đặc biệt có xuất xứ từ nhiều nước Do đơ các thiết bị cũng có xuất xứ từ nhiều nguồn cung cấp Kết quả sẽ gây nhiều khó khăn cho việc sửa chữa, thay thế khi cần thiết 2.3.4 Xử lý nước thải làng nghề Trong vòng 10... thành nhiều ngăn, mỗi ngăn có một đĩa sinh học hoạt động độc lập, hoặc sử dụng nhiều bể chứa các đĩa sinh học nối tiếp nhau Người ta thường sử dụng các hệ thống xử lý từ ba giai đoạn đĩa sinh học trở lên, việc sử dụng nhiều giai đoạn đĩa sinh học nhằm nitrat hố nước thải 2.2.7 Bể lắng 2 Nhiệm vụ: lắng trong nước sau xử lý sinh học 2.3 Hiện trạng cơng nghệ xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp Theo những... quay, lớp màng sinh học sẽ tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với khí quyển để hấp thụ oxy Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến sự vận chuyển oxy và đảm bảo cho vi sinh vật tồn tại trong điều kiện hiếu khí Hình: Đĩa sinh học (RBC) SVTH: Nhóm 4 Trang 29 Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn Người ta dùng các vách ngăn để chia bể xử lý thành nhiều ngăn, . luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1. luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn trong xử lý nước thải CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Có