Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TIỂU LUẬN XỬ LÝ CHẤT THẢI TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Đề tài Trình bày, phân tích và đưa ra ví dụ về xử lý nước thải bằng phương pháp[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠNG NGHỆ HĨA TIỂU LUẬN XỬ LÝ CHẤT THẢI TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Đề tài: Trình bày, phân tích đưa ví dụ xử lý nước thải phương pháp sinh học yếm khí GVHD : Phạm Thị Thanh Yên Mã lớp : 20212CT6191001 Mã học phần : CT6191.1 Nhóm thực : Nhóm MỤC LỤC MỞ ĐẦU DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược xử lý nước thải phương pháp sinh học .5 1.2 Một số phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KỊ KHÍ 2.1 Khái quát 2.2 Quá trình phân hủy bể kị khí .7 2.3 Yếu tố ảnh hưởng 2.4 Ưu điểm & nhược điểm phương pháp kị khí 2.5 Điều kiện quan trọng để xử lý kị khí hiệu 10 CHƯƠNG MỘT SỐ Q TRÌNH KỊ KHÍ 11 3.1 Phương pháp tự nhiên 11 3.2 Phương pháp nhân tạo 11 CHƯƠNG VÍ DỤ 18 KẾT LUẬN 19 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, với phát triển khoa học công nghệ giúp cho kinh tế phát triển với nhiều nhà máy cơng nghiệp lớn gây nhiều ảnh hưởng có hại đến mơi trường Các khu cơng nghiệp nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường sống với rác thải cơng nghiệp, nước thải, bụi khói lị, tiếng ồn,…ở rác thải, nước thải cơng nghiệp có chứa hợp chất hữu khó phân hủy có khả tích lũy sinh học làm nhiễm nguồn nước, ô nhiễm môi trường gây ảnh hưởng đến đời sống sức khỏe người Có nhiều phương pháp xử lý nước thải, tích chất thành phần nước thải khác cần lựa chọn phương pháp xử lý cho phù hợp Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý đưa phương pháp học, hóa lý, hóa học, sinh học… Trong phương pháp sinh học phương pháp đem lại hiệu cao mặt kinh tế, không để lại nhiều ảnh hưởng tới môi trường, phù hợp dễ áp dụng thực tế Trong phạm vi định, phương pháp không cần dùng đến hóa chất mà dùng hệ vi sinh vật có sẵn nước thải để phân hủy chất bẩn Do đó, “Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học” việc làm cần thiết, đáp ứng yêu cầu thực tiễn Trong tiểu luận này, nhóm em xin giới thiệu tới bạn phương pháp xử lý nước thải sinh học hiệu Đó phương pháp xử lý nước thải cơng nghiệp sinh học yếm khí DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Cấu tạo bể bị khí Hình Q trình phân hủy kị khí Hình Q trình phân hủy kỵ khí Hình Bể UASB 12 Hình Quá trình hoạt động bể UASB 13 Hình Hầm biogas 16 Hình Bể tự hoại ngăn 17 Hình Bể tự hoại 18 Hình Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia .19 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược xử lý nước thải phương pháp sinh học Xử lý nước thải phương pháp sinh học (hay gọi xử lý nước thải vi sinh) quy trình xử lý nước thải lợi dụng hoạt động sống sinh trưởng vi sinh để đồng hóa chất hữu có nước thải, biến chất hữu thành khí vỏ tế bào vi sinh để loại khỏi nước [1] Vi sinh vật có nước thải liên tục chuyển hóa chất hữu cách tổng hợp thành tế bào Vi sinh vật hấp thụ lượng lớn chất hữu qua bề mặt tế bào Khi hấp thụ xong, chất hữu khơng đồng hóa thành tế bào chất khả hấp thụ Một phần chất hữu thấp thụ dành cho việc kiến tạo tế bào Một phần chất hữu oxy hóa để tạo lượng cung cấp cho việc tổng hợp Cơ chế xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) vi sinh vật có nước thải sử dụng hợp chất hữu số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng Sản phẩm q trình phân hủy khí CO2, H2O, N2, ion sulfite Mục đích xử lý nước thải vi sinh khử chất hữu COD, BOD, …với nồng độ cao nước nồng độ cho phép, mức không gây hại tới môi trường sinh) Ưu điểm xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (xử lý nước vi Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) với chi phí đầu tư Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) dễ vận hành Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) phương pháp xử lý thân thiện với môi trường Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) hiệu suất xử lý cao 1.2 Một số phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học phân thành loại: – Phương pháp kị khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kị khí, hoạt động điều kiện khơng có oxy – Phương pháp hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động điều kiện cần cung cấp oxy liên tục CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KỊ KHÍ 2.1 Khái quát Xử lý kị khí q trình sinh học thực điều kiện yếm khí (khơng có oxy) để ổn định chất hữu chuyển hóa chúng thành sản phẩm cuối C H , chất vô CO2, N H [2] Chất hữu + chất dinh dưỡng C H + ¿CO2+ N H +sinh khối Nguyên tắc Hình Cấu tạo bể bị khí Phương pháp xử lý kị khí dùng để loại bỏ chất hữu phần cặn nước thải vi sinh vật tùy nghi vi sinh kị khí Các phương pháp kỵ khí thường dùng để xử lý nước thải công nghiệp & chất thải từ trang trại chăn nuôi Các giai đoạn kị khí bao gồm chuyển hóa chất hữu phức tạp thành chất hữu đơn giản (axit hữu cơ) – vai trị vi khuẩn có cấu trúc axit Sau đó, sử dụng axit hữu (vi khuẩn methane, nhạy với điều kiện môi trường) tạo thành C H , CO2 Để hoạt động kị khí hiệu cần ý: vi khuẩn, chất, tải trọng, tiếp xúc (khuấy trộn), môi trường Vi khuẩn: vi khuẩn kị khí Cơ chất: chất rắn bay Mơi trường: kị khí (khơng oxy), nhiệt độ (kiểm soát hoạt động vi khuẩn, vi khuẩn nhạy với thay đổi nhiệt độ), pH 6,8-7,2, độc tố Nhiệt độ: không nên thay đổi > 1° C/ ngày Cân hệ xử lý: tải trọng hữu cơ, độ kiềm, axit bay hơi, nhiệt độ, khuấy trộn Các loại nước thải cơng nghiệp thích hợp sử dụng phương pháp kị khí như: sản xuất bia rượu, đường, tinh bột (lúa mạch, khoai tây, lúa mì, khoai mì), thực phẩm, bánh mì, giấy, sữa, giết mổ gia sức, nhà máy hóa dầu Các kiểu bể phân hủy kị khí: - Bể phản ứng tốc độ thấp: Ao hồ kị khí Bể tự hoại septic tank Imhoff tank Standard rate anaerobic digester (phân hủy kị khí tốc độ chuẩn) Các yếu tố quan trọng: kiểu bùn, nhiệt độ, khuấy trộn, SRT (điều kiện môi trường khác không yêu cầu) - Bể phản ứng tốc độ cao: Quá trình tiếp xúc kị khí (Anaerobic contact process) Lọc kị khí (Anaerobic filter) UASB (Upflow anaerobic sludge balnket) Lò phản ứng tầng sôi (Fluidized bed reactor) UASB/AF (hybrid reactor) ASBR (Anaerobic sequencing batch reactor): bể phản ứng kị khí dạng mẻ hàng loạt Có khả trì nồng độ cao sinh khối hoạt tính bể phản ứng 2.2 Quá trình phân hủy bể kị khí Q trình phân hủy kị khí hợp chất hữu phức tạp thực hàng loạt vi khuẩn cổ khuẩn có tương tác qua lại chúng có ngưng trệ gặp phải yếu tố cản trở hay bất lợi Cơ chế đặc điểm phản ứng Quá trình phân hủy kỵ khí chất bẩn: Là q trình diễn hàng loạt phản ứng sinh hóa phức tạp hợp thành giai đoạn, xảy đồng thời trình phân hủy chất thải hữu sau: Hình Quá trình phân hủy kị khí (1) Q trình thủy phân: - Muốn hấp thụ chất hữu có nước thải, vi sinh vật phải thực công đoạn chuyển hoá chất Việc phải thuỷ phân chất có phân tử lượng cao thành polymer có phân tử lượng thấp monomer Vì chất có khả hấp thụ qua màng tế bào vi sinh vật Để thực trình thuỷ phân, vi sinh vật phải có hệ enzyme loại proteinase, lipase, cellulase … Sau thuỷ phân, sản phẩm đố tạo thành amino acid, đường, rượu, acid béo mạch dài … - Quá trình thuỷ phân xảy chậm, phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường nhiệt độ, pH, cấu trúc chất hữu cần phân giải (2) Quá trình acid hóa: Các sản phẩm q trình thuỷ phân tiếp tục phân giải tác động vi sinh vật lên men acid béo dễ bay acid acetic, acid formic, acid propionic Ngoài cịn có số dạng rượu methanol, ethanol, aceton, NH3, CO2, H2 … (3) Q trình acetate hóa: - Các acid sản phẩm trình lại tiếp tục thuỷ phân để tạo lượng acid acetic cao Sản phẩm trình phụ thuộc vào áp suất riêng phần H2 trong môi trường Áp suất riêng phần H2 được giữ < 10-3 atm để vi sinh vật thực biến đổi H2 thành CH4 theo phản ứng sau: 4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O - Thực tế cho thấy áp suất riêng phần H2 lớn sản phẩm trình chứa nhiều acid béo trung gian acid propionic (C3) acid butyric (C4) … Do vậy, làm chậm trình tạo methane (4) Quá trình methane hóa: - Đó giai đoạn cuối trình phân hủy sản phẩm hữu đơn giản giai đoạn trước để tạo thành CH4 và CO2 nhờ vi khuẩn lên men methane Chúng có hai nhóm sau: Nhóm biến đổi acetate: Nhóm có tốc độ phát triển chậm nguyên nhân địi hỏi cơng trình xử lý kỵ khí phải có thời gian lưu chất thải cơng trình lâu Nhóm biến đổi hydrogen: Nhóm có tốc độ phát triển nhanh nhiều, có khả giữ áp suất riêng phần H2 thấp, tạo điều kiện tốt cho trình biến đổi acetate từ acid béo - Trong giai đoạn đầu lượng COD không giảm, COD chủ yếu giảm giai đoạn metan hóa - Trong xử lý kỵ khí cần lưu ý đến yếu tố quan trọng: Duy trì sinh khối vi khuẩn nhiều tốt Tạo tiếp xúc đủ nước thải với sinh khối vi sinh vật Hình Quá trình phân hủy kỵ khí - Phương trình phản ứng: 4H2 + CO2 → CH2+ 2H2O 4HCOOH → CH4 + 3CO2 + 2H2O CH3COOH → CH4 + CO2 4CH3OH → 3CH4 + CO2 + 2H2O 4(CH3)3N + H2O → 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3 2.3 Yếu tố ảnh hưởng a Ảnh hưởng nhiệt độ, pH, độ kiềm - Hợp chất hữu thủy phân thành chất hữu đơn giản pH = 4,0-7,8 - Giai đoạn sinh CH4 với pH < - Anaerobic vận hành với tải trọng COD kg/VSS kg.d = 0,3-0,5 b Chất dinh dưỡng kim loại vết - Quá trình xử lý sinh học, yếu tố dinh dưỡng vô kim loại vết yêu cầu cho trao đổi hệ vi snh vật Q trình kị khí u cầu N, P mức độ thấp - Vi khuẩn kị khí chứa 10,5 % N, 1,5% P VSS (chất rắn lơ lửng bay hơi) nên lượng nito bổ sung đầu vào đạt xác định dựa vào tỷ lệ kg COD/kg VSS - Nhu cầu photpho tính theo tỷ lệ vi sinh vật, ví dụ N:P = 7:1 Nếu tải trọng bể phản ứng với COD 0,5 kg COD/kg VSS.d COD:N:P = 100:0,6:0,8 Như vậy, so với q trình hiếu khí nhu cầu N P thấp - Kim loại vết có vai trị cho q trình tạo bơng vi khuẩn kị khí, sản sinh enzym 2.4 Ưu điểm & nhược điểm phương pháp kị khí a Ưu điểm - Ít có nhu cầu lượng (trong q trình hiếu khí cần 0,5-0,75 kWh cho việc loại bỏ kg COD) - Thu lượng từ sinh khí CH4 (thu 1,16 kWh lượng từ việc lên men kg COD) - Sinh khối (q trình kị khí tạo 20% lượng bùn so với hiếu khí Xử lý kg BOD hiếu khí tạo 0,5 kg (CO2 H2O ) 0,5 kg sinh khối Trong khi, phân hủy sinh học kg COD kị khí sinh >0,9 kg CH4 0,1 kg sinh khối - Nhu cầu dinh dưỡng (N, P) thấp (tỷ lệ tổng hợp sinh khối thấp nhu cầu dinh dưỡng thấp, 20% so với hiếu khí) - Áp dụng xử lý nước thải có tải trọng cao ( tải trọng hữu cao gấp 5-10 lần so với hiếu khí) - Tiết kiệm không gian (tỷ lệ tải trọng cao yêu cầu bể phản ứng nhỏ hơn) - Có khả phân hủy, chuyển hóa dung mơi độc hại như: chloroform, trichloroethylene, trichloroethane thành chất dễ phân hủy b Nhược điểm - Thời gian start – up dài: tỷ lệ tổng hợp sinh khối chậm nên yêu cầu thời gian start-up dài để đạt nồng độ sinh khối thích hợp - Thời gian phục hồi chậm: bể phản ứng bị cản trở tác động rửa sinh khối, shock tải trọng, độc tố cần thời gian dài để hồi phục trở lại điều kiện vận hành bình thường - Nhu cầu chất dinh dưỡng, kim loại vết cụ thể: vi sinh vật kị khí, đặc biệt methanogens cần yếu tố vi lượng như: Fe, Ni, Co để sinh trưởng tối ưu - Nhiều yếu tố nhạy cảm dẫn đến thay đổi điều kiện mơi trường: vi sinh vật kị khí, đặc biệt methanogens có khuynh hướng thay đổi điều kiện nhiệt độ, pH, oxy hóa khử - Xử lý nước thải giàu sulfate: nước thải giàu sulfate không nhwuxng giảm sản lượng CH4 mà cịn ức chế methanogens (vi khuẩn sinh CH4) sản sinh H 2S - Xử lý nước thải giàu nito protein: trình kị khí có mặt protein sinh amine làm kéo dài (làm chậm) phân hủy sinh học kị khí Tương tự, nito khơng thay đổi q trình kị khí) 2.5 Điều kiện quan trọng để xử lý kị khí hiệu - Tránh phơi nhiễm/tiếp xúc oxy/khơng khí mức - Tránh có mặt hợp chất độc tố, chất cản trở dòng nước thải đầu vào - Duy trì pH mức 6,8 – 7,2 - Axit béo bay thấp - Duy trì khoảng nhiệt độ trung bình (ưa ấm) 30-38 ° C - Đủ chất dinh dưỡng (N, P) kim loại vết, Fe, Ni, Co,…Tỷ lệ COD:N:P = 350:7:1 (hệ thống tải trọng cao) 1000:7:1 (tải trọng thấp) - SRT/HRT >> (sử dụng cho bể kị khí tốc độ cao) CHƯƠNG MỘT SỐ Q TRÌNH KỊ KHÍ 3.1 Phương pháp tự nhiên Ao hồ kị khí loại ao sâu, có khơng có điều kiện hiếu khí, sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu hàm lượng cặn cao Các vi sinh vật kị khí hoạt động sống khơng cần oxi khơng khí Các vi sinh vật kị khí sử dụng oxi hợp chất nitrat, sulfat…để oxi hóa chất hữu thành axit hữu cơ, loại rượu khí metan, H2S, CO2…và nước Ao hồ kị khí thường dùng để lắng phân hủy cặn lắng vùng đáy Loại ao hồ tiếp nhận loại nước thải (kể nước thải cơng nghiệp) có độ nhiễm bẩn lớn, tải BOD cao khơng cần vai trị quang hợp tảo Nước thải lưu hồ kị khí thường sinh mùi thối khó chịu Vì khơng nên bố trí loại ao hồ gần khu dân cư xí nghiệp chế biến thực phẩm Để trì điều kiện khí giữ ấm nước hồ ngày mùa đông nhiệt độ thấp, chiều sâu hồ lớn (từ 2-6m, thông thường lấy khoảng 2,5-3,5m) Hồ kị khí khử BOD mùa hè lên tới 65-80%, mùa đơng khử 4565% Cấu tạo hồ thường có ngăn: ngăn làm việc ngăn dự phòng vét bùn cặn Cửa dẫn nước vào ao hồ đặt chìm đảm bảo cho việc phân bố cặn đồng hồ Cửa xả nước khỏi hồ theo kiểu thu nước bề mặt có ngăn bùn không cho với nước 3.2 Phương pháp nhân tạo 3.2.1 Hệ thống UASB - Hệ thống UASB ( Up-flow Anaerobic Slugle Blanked) phát triển từ hệ thống xử lý kị khí loại nước thải có nồng độ chất nhiễm hữu cao Trong năm gần đây, UASB nghiên cứu chuyên sâu triển khai áp dụng rộng rãi giới có ưu điểm sau: Tải trọng phân hủy hữu cao, mặt yêu cầu cho hệ thống xử lý nhỏ Nhu cầu tiêu thụ lượng thấp không cần phải cung cấp oxy Có khả thu hồi lượng Xử lý nước thải phương pháp sinh học kị khí thực chất q trình phân hủy chất hữu vi sinh vật kị khí tạo thành chất không độc hay dễ xử lý với môi trường - Bể UASB kết hợp trình phân hủy – lắng bùn – tách khí hệ thống - Tạo thành loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật cao tốc độ lắng vượt xa so với q trình bùn hoạt tính hiếu khí - Nhờ vào trình hoạt động vi sinh vật kị khí nhằm biến đổi chất đơn giản sinh khí sinh học Hình Bể UASB - Sử dụng bể UASB bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kị khí, bể thiết kế cho nước thải có nồng độ chất hữu cao ô nhiễm cao - Cấu tạo bể UASB: Bể xây gạch bê tơng cốt thép thường có mặt hình chữ nhật Để tách khí khỏi nước thải, bể gá thêm phẳng đặt nghiêng so với phương ngang ≥ 35° Thể tích ngăn lắng tính theo thời gian lưu nước ≥ Tổng chiều cao ngăn lắng khoảng 2m, chiều cao phần lắng ≥ 1m - Nguyên tắc hoạt động: Nước thải sau điều chỉnh pH theo ống dẫn vào hệ thống phân phối diện tích đáy bể Nước thải từ lên với vận tốc v = 0.6 - 0.9 m/h [2] Bùn bể lắng hình thành vùng rõ rệt: chiều cao ¼ tính từ đáy bể lên, lớp bùn hình thành hạt cặn keo có nồng độ 5-7% phía lớp lớp bùn lơ lửng có nồng độ 1000-3000 mg/l gồm cặn chueyern động lớp bùn đáy bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi xuống Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc hiệu địi hỏi có thời gian vận hành khởi động từ 3-4 tháng Nếu cấy vi khuẩn tạo axit vi khuẩn tạo metan trước với nồng độ thích hợp vận hành với chế độ thủy lực ≤ ½ cơng suất thiết kế, thời gian khởi động cịn 2-3 tuần Ưu điểm Hình Q trình hoạt động bể UASB - Xử lý loại nước thải có nồng độ nhiễm hữu cao (COD = 15.000 mg/l) - Hiệu suất xử lý COD lên đến 80% - Tốn lượng vận hành - Ít bùn dư, nên giảm chi phí xử lý bùn Bùn sinh dễ tách nước Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng Có khả thu hồi lượng từ khí CH4 Có khả hoạt động theo mùa bùn kị khí hồi phục hoạt động sau thời gian ngưng không nạp liệu - Ứng dụng rộng rãi, xử lý hầu hết tất loại nước thải có nồng độ COD từ mức trung bình đến cao như: chế biến thủy sản, thực phẩm đóng hợp, dệt nhuộm, sản xuất tinh bột, … Nhược điểm - Cần diện tích không gian lớn để xử lý chất thải - Lượng khí sinh phụ thuộc nhiều vào q trình phản ứng vi sinh vật nên không ổn định; - Do q trình phản ứng lớp bùn kị khí nên hình thành lượng khí metan bám dính lên bề mặt hạt bùn Do cần có thiết bị tách lượng khí khỏi bùn để bùn lắng bể - Q trình kị khí diễn chậm q trình hiếu khí - Nhạy cảm việc phân hủy chất độc 3.2.2 Lọc kị khí Được phát triển Young & Me Carty năm 1960s để xử lý chất thải hữu hòa tan Là công nghệ xử lý nướcc thải điều kiện nhân tạo Bể lọc kị khí loại bể lọc kín, phía có chứa vật liệu đóng vai tị giá thể vi sinh dính bám Bộ lọc loại đá (rocks) tương tự trình lọc nhỏ giọt Nước thải phân phối từ lên từ xuống chảy qua đệm lọc (bed of rocks) Quá trình lọc dạng chìm hồn tồn Vi sinh vật kị khí tích tụ khe hở vật liệu lọc (đá mao quản hạt nhựa tổng hợp, sợi ceramic,…) Mao quản nhựa lưu giữ sinh khối hoạt tính Phần sinh khối khơng dính bám khe hở tạo bơng lớn gia tăng bọt khí/lỏng Sự phân phối sinh khối khơng bám dính có ý nghĩa quan trọng xử lý nước thải Phần sinh khối dính bám khơng phải phần sinh khối tổng Trong đó, khoảng 64% sinh khối dính bám 36% khơng dính bám Về đặc điểm: khả trì sinh khối cao, SRT dài, HRT tiêu biểu 0,5-4 ngày tải trọng 5-15 kg COD/m3– day, điều kiện thủy động học có vai trị quan trọng trì sinh khối Các loại bể lọc kị khí loại bể kín, phía chứa vật liệu lọc đóng vai trò giá thể vi sinh vật bám dính Khí C H loại khí sinh học tạo thành khác thu hồi phía Nước thải đưa vào bể phân phối phía phía Vật liệu lọc bể lọc kị khí loại sỏi cuội, than đá, ống nhựa, nhựa hình dạng khác Kích thước chủng loại vật liệu lọc, xác định dựa vào cơng suất cơng trình XLNT, hiệu khử COD, tổn thất áp lực nước cho phép, điều kiện cung cấp nguyên vật liệu chỗ…các loại vật liệu lọc, cần đảm bảo độ rỗng lớn (từ 90-300 m3 /m2 bề mặt bể) tổng bề mặt vật liệu có vai trò quan trọng việc hấp thụ chất hữu Khi vi sinh vật dày, hiệu lọc nước thải giảm (tổn thất áp lực lọc tăng) Vật liệu lọc rửa dòng nước thải chảy ngược Vật liệu lọc lấy ra, rửa nước thải sau nạp lại vào bể Các giá thể loại vật liệu có hình dạng, kích thước khác (sỏi, than đá, ống nhựa, nhựa, giá thể vi sinh dạng bánh xe, giá thể vi sinh dạng sợi,…) hoạt động vật liệu lọc Các dịng nước thải từ lên từ xuống Nước thải phân phối theo diện tích đáy bể từ lên (hoặc xuống) chảy qua lớp vật liệu lọc, chất hữu bám lại vật liệu lọc có chứa vi khuẩn yếm khí tạo thành lớp màng vi sinh vật Tại chất hữu hấp thụ phân hủy, bùn cặn giữ lại khe rỗng lớp vật liệu lọc Sau 2-3 tháng xả bùn dư lần Phần nước sau qua lớp vật liệu lọc chảy vào máng thu tiếp tục xử lý cơng trình phía sau Ưu điểm - Khả xử lý nồng độ ô nhiễm cao - Thời gian lưu ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải - Quản lý vận hành đơn giản - Ít tốn lượng dễ kết hợp với công nghệ xử lý nước thải khác Nhược điểm - Thời gian khởi động hệ thống dài - Hay bị tắc nghẹn - Hàm lượng cặn lơ lửng dễ kết hợp với công nghệ xử lý nước thải đầu lớn - Vật liệu lọc đạt tiêu chuẩn thường có giá thành cao 3.2.3 Hầm biogas - Biogas khí sinh học số vi khuẩn phân giải kỵ khí chất hữu tạo Các chất hữu ủ điều kiện kỵ khí để sinh chất khí H2S, CO2, N2 và CH4, CO2 và CH4 có thể cháy - Hầm biogas hệ thống tự động, mà khí sinh điều kiện kỵ khí đẩy cặn bã vào bể áp lực ống nạp nhiên liệu Khi mở van cặn bã bể áp lực ống nạp nhiên liệu đẩy khí để sử dụng - Hầm biogas chia làm ba phần liên tiếp với nhau: Ngăn trộn nơi để trộn chất hữu với nước trước đổ vào hầm phân hủy Hầm phân hủy nơi nước chất hữu bị phân hủy lên men Khí CH4 và loại khí khác sinh chất khí đẩy bùn cặn đáy bể lên bể áp lực Bể áp lực: nơi chứa bùn cặn Khi mở van cặn bã đẩy ngược chất khí để sử dụng Hình Hầm biogas 3.2.4 Bể tự hoại Bể tự hoại cơng trình xử lý nước thải bậc I (xử lý sơ bộ) có nhiệm vụ làm sơ hồn tồn nước thải trước thải sơng, hồ hay mạng lưới nước bên ngồi Bể tự hoại hoạt động theo nguyên lý tạo hai trình trình lắng nước thải trình lên men cặn lắng Bể tự hoại thường dùng hộ gia đình thống cấp nước bên bên ngồi hệ thống nước chung khơng có trạm xử lý, thời gian lưu nước bể từ đến ngày Bể tự hoại sử dụng xử lý cặn bùn hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản, với thời gian lưu bùn từ 1-2 tháng Bùn nâng nhiệt đến 350C có van tháo cặn đáy bể Nguyên lý hoạt động bể tự hoại - Quá trình thứ 1: Nguyên lý hoạt động bể tự hoại trong q trình lắng cặn trong bể xem trình lắng tĩnh Dưới tác dụng trọng lượng, hạt cặn rơi xuống đáy bể nước sau khỏi bể Cặn rơi xuống bể có chất hữu bị phân hủy nhờ hoạt động vi sinh vật yếm khí - Q trình thứ hai: Ngun lý hoạt động bể tự hoại trình lên men. Sau hạt cặn lắng xuống đáy bể chất hữu bị phân hủy nhờ có vi sinh vật yếm khí, cặn lên men, mùi giảm thể tích Tốc độ lên men nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiệt độ, độ PH nước thải, lượng vi sinh vật cặn, nhiệt độ cao tốc độ lên men nhanh Bể tự hoại có dạng hình chữ nhật hay dạng hình trịn mặt bằng, xây dựng gạch, bê tông cốt thép hay vật liệu composit Bể thường chia thành 2-3 ngăn có chiều sâu 1,5-3m Hình Bể tự hoại ngăn Hiệu lắng cặn bể tự hoại từ 40-60% phục thuộc vào nhiệt độ chế độ quản lý, vận hành bể Qua thời gian từ 3-6 tháng, cặn lắng lên men kỵ khí Quá trình lên men chủ yếu diễn giai đoạn đầu lên men axit Ngồi cịn có bể tự hoại ngăn, đó: - Ngăn thứ bể có vai trị làm ngăn lắng- lên men kỵ khí, đồng thời điều hịa lưu lượng nồng độ chất bẩn dòng nước thải - Nhờ vách ngăn hướng dòng, ngăn tiếp theo, nước thải chuyển động theo chiều từ lên trên, tiếp xúc với VSV kỵ khí lớp bùn hình thành đáy bể điều kiện động, chất hữu VSV hấp thụ chuyển hóa, đồng thời cho phép tách riêng pha (lên men axit lên men kiềm) - Các ngăn cuối ngăn lọc kị khí, có tác dụng làm bổ sung nước thải, nhờ VSV kị khí gắn bám bề mặt hạt vật liệu lọc cặn lơ lửng trơi theo nước Hình Bể tự hoại CHƯƠNG VÍ DỤ Hình Hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia Sử dụng bể UASB: Tại diễn trình phân hủy chất hữu cơ, vơ có nước thải khơng có oxy Nước thải đưa trực tiếp vào phía đáy bể phân phối đồng đó, sau chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ chất hữu cơ, vô tiêu thụ Q trình chuyển hóa chất bẩn nước thải vi sinh yếm khí xảy theo ba bước: – Giai đoạn 1: nhóm vi sinh vật tự nhiên có nước thải thủy phân hợp chất hữu phức tạp lipit thành chất hữu đơn giản có trọng lượng nhẹ monosacarit, amino acid để tạo nguồn thức ăn lượng cho vi sinh hoạt động – Giai đoạn 2: nhóm vi khuẩn tạo men acid biến đổi hợp chất hữu đơn giản thành acid hữu thường acid acetic, acid butyric, acid Propionic Ở giai đoạn pH dung dịch giảm xuống KẾT LUẬN Qua tiểu luận “ Xử lý nước thải phương pháp sinh học yếm khí” Nhóm chúng em