Bài giảng vi sinh vật môi trường (TS lê quốc tuấn) chương 5

CHƯƠNG Xử lý nước thải vi sinh vật TS Lê Quốc Tuấn CN Phạm Thò Minh Thu Khoa Môi trường Tài nguyên Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Giới thiệu ™Nước thải nguồn gốc gây nên ô nhiễm sông hồ biển ™Nước thải gây nên loại dòch bệnh lan truyền môi trường nước ™Xử lý nước thải việc áp dụng trình Sinh - Hóa - Lý nhằm làm giảm chất gây ô nhiễm có nước ™Việc xử lý nước thải thường liên kết với việc cung cấp nước Sự ô nhiễm ™ ™ ™ ™ ™ ™ Sự gia tăng chất gây ô nhiễm nước đặc biệt chất hữu khó phân hủy Chất gây ô nhiễm thường ng tồn dạng ng rắn lỏng ng Nguồn gây ô nhiễm xuất phát từ trình sinh hoạt, sản xuất, bệnh nh viện Trong nước có lượng ng lớn vi sinh tham gia xử lý chất thải, nhiên có nhiều vi sinh vật gây bệnh nh Các trình sinh học xảy nước thải đóng ng vai trò quan trọng ng việc phân hủy chất thải Sự cân ng chuỗi sinh thái môi trường ng nước gây nên tượng ng ô nhiễm Vòng ng tuần hoàn nước nước thải Người sử dụng Khu xử lý nước thải Khu xử lý nước cấp Các sông, hồ, nước ngầm… Nước chưa clo hóa Nước clo hóa Nước bẩn Chất thải ™ Chất hữu hòa tan, chất rắn lơ lững, vi sinh vật (mầm bệnh nh) số thành nh phần khác ™ Nồng ng độ chât thải biến động ng theo ng ngày theo mùa ™ Trong nước thải điển hình, 75% SS 40% chất hòa tan hữu ™ Chất vô sodium, Ca, Mg, Cl, SO42-, PO43-, CO3-, NO3-, NH4+ kim loại nặng ng ™ BOD5 từ 200 – 600 mg/l Các thông số mẫu nước thải sinh hoạt điển hình Thành phần Nồng độ (mg/l) Tổng chất rắn 300 – 1200 Chất rắn lơ lững 100 – 350 Tổng carbon hữu 80 – 290 BOD5 110 – 400 COD 250 – 1000 Tổng nitrogen 20 – 85 Ammonia (NH4+) 12 – 50 Nitrite (NO2-) Nitrate (NO3-) Tổng phosphorus - 15 Chức hệ thống ng xử lý nước thải  Chức hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt làm giảm thành phần hữu tối đa để đổ sông nước ven bờ mà không gây nên ô nhiễm dưỡng chất  Hệ thống xử lý loại chất hữu lơ lững, giảm thành phần gây bệnh, loại nitrate, kim loại nặng hóa chất nhân tạo Chức hệ thống ng xử lý nước thải  Chất lượng nước xử lý vào nguồn tiếp nhận phụ thuộc vào thể tích, tình trạng nguồn tiếp nhận khả pha loãng nước thải nó, thường 20 mg/l BOD5 : 30 mg/l SS pha loãng lần  Với lượng nước thải lớn hàng ngày đòi hỏi quy mô lớn cho việc xử lý công nghệ sinh học vấn đề giải cách hiệu Sơ đồ quy hoạch ch hệ thống ng XLNT sinh hoạt Nước thải từ cụm dân cư Xử lý tập trung Thu gom luân chuyển Xử lý chỗ Thu gom chứa Thu gom xử lý Xử lý Xử lý Bể tự hoại Hệ thống xử lý Xử lý mầm bệnh Tưới tiêu thải nguồn tiếp nhận Chất dinh dưỡng, vi sinh làm phân bón Quy trình xử lý nước thải Trục quay tiếp xúc sinh học Phản ứng ng qua lớp dòch lỏng ng Khí sinh học Nước xử lý Dòch lỏng Hoàn lưu bùn Đóa phân phối Nước thải vào Phản ứng ng trục sâu Bể sinh học màng ng vi lọc Màng ng vi lọc chìm nước MBR công trình đơn vò cụm công trình xử lý nước thải Phân hủy kỵ khí —Chất thải lỏng xử lý kỵ khí từ lâu ao hồ tự nhiên nhân tạo —Thuận lợi phân hủy kỵ khí tạo bùn, sinh khí methane không cần phải sục khí —Bất tiện phân hủy kỵ khí phải có hệ thống trộn tốt, nhiệt độ yêu cầu 370C, BOD cao 1.2 – g/L, thời gian lưu nước dài 30 – 60 ngày —Phân hủy kỵ khí trình hoàn chỉnh liên quan đến loạt phản ứng với nhóm vi sinh vật qua giai đoạn Phân hủy kỵ khí Chất béo Các giai đoạn phân hủy kỵ khí chất thải Carbonhydrates Protein Pha thủy phân 76% 4% Đường Acid béo Amino acid CO2 H2 28% 24% Chất béo 52% Acid acetic 72% Methane H2S Pha acid hóa Acid acetic Pha acid acetic Pha methane hóa Phân hủy kỵ khí —Nhóm sinh vật methane hóa liên quan với nhóm sinh vật acetate hóa —Vi khuẩn methane chuyển hóa H2, CO2, thành methane Butyric acid Acid béo Rượu CO2 Pha Acetate Acetate Pha Methane H2 Methane Acetate Bể phân hủy kỵ khí Sự phân bố bùn bể • ¼ bể tính từ đáy bể lên: hạt cặn keo tụ nồng độ -7% • Trên lớp cặn lớp bùn lơ lửng: 1000 3000mg/l • Lớp nước tiếp giáp với khơng khí: nồng độ bùn thấp ¾ Để bùn hoạt động hiệu thời gain vận hành -4 tháng, cấy vi khuẩn acidogen, methanogen -3 tuần Q trình lắng ™Trong bể xử lý có trộn lẫn pha: rắn, lỏng, khí ™Tách khí khỏ hỗn hợp tách khí đặt nghiêng so với phương ngang ≥550 ™ Nước bùn vào ngăn lắng: v =9-10m/h, thời gian lưu ≥1h -> cặn rơi xuống ngăn phân hủy yếm khí, nước Chỉ tiêu thiết kế Nguồn nước thải Hàm lượng COD đầu vào (mg/l) Thời gian lưu nước bể Tải lượng Hiệu COD khử COD (kgCOD/m3 (%) ngày) 4-10 70-25 Nước thải sinh hoạt Nhà máy rượu, men rượu Chế biến bột khoai tây Chế biến sữa Nhà máy hóa chất hữu tổng hợp Chế biến rau hoa Giấy loại Chế biến hải sản 500-800 4-10 20.000 5-10 14-15 60 4.500-7.000 5-10 8-9 75-80 3.000-3.400 18.000 5-10 5-10 12 7-9 80 90 8.300 5-10 18 55 7.700 2.300-3.000 5-10 5-10 12 8-10 80 75-80 Khí sinh học Khí sinh học Nước Nước Bể lắng Nước thải Bể lắng Nước thải Tuần hoàn bùn Bể kỵ khí có dòng chảy ngược qua lớp vật liệu cố đònh Tuần hoàn bùn Bể kỵ khí có dòng chảy ngược qua lớp vật liệu lơ lững ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ [...]... 1–3 ngày 7 – 50 kg/acre/ngày 9 – 22 % 70 – 95 Nồng độ tảo mg/l 10 – 100 Nồng độ chất rắn lơ lững đầu ra mg/l 100 - 350 Thông số Độ sâu Thời gian lưu nước Tải lượng BOD BOD5 được xử lý Lọc nhỏ giọt ™Hầu hết vi sinh vật trong tự nhiên thường bám vào bề mặt chất rắn và được biết là màng sinh học ™Màng sinh học phát triển trên bề mặt vật liệu, được cấu tạo chủ yếu là vi khuẩn và nấm ™Màng sinh học ngày... sáng ¾Ao tùy nghi thường nông (1-2 .5 m) và các quá trình sinh học diễn ra như ở hình (làm sạch nước thải bằng vi tảo và vi sinh vật) ¾Ao hiếu khí nông hơn ao tùy nghi, thường 1 m để ánh sáng có thể chiếu xuyên đến đáy được ¾Ao sinh học tốc độ cao nhằm bảo đảm quá trình đồng hóa của tảo diễn ra mạnh tăng sinh khối tảo Quá trình làm sạch nước thải bằng tảo và vi sinh vật theo W J Oswald (1977) Sản phẩm... được sử dụng Ô nhiễm hữu cơ Carbon Nitrogen phosphore Vi khuẩn C68H95O27N4 Sinh khối vi khuẩn Oxygen Vi tảo C106H181O45N16P Thức ăn đồng hóa trực tiếp CO2, NH4+, PO43- CO2 trong không khí Sinh khối tảo Nước thải được xử lý Bức xạ mặt trời ¾Ao lắng có kết cấu giống với ao tùy nghi nhưng được sử dụng ở giai đoạn 3 với thời gian lưu nước lâu hơn từ 7 – 15 ngày cho phép chất rắn có thể được lắng trước khi... Xử lý cấp II Oxy hóa sinh học Xử lý cấp III Lắng thứ cấp Ao hiếu khí Ao sinh học Lọc sinh học Chlore hóa Bùn hoạt tính Lọc cát Bùn sơ cấp Bùn Thải / Sử dụng Phân hủy kỵ khí Các giai đoạn xử lý nước thải ¾Xử lý cấp 1: cho phép lắng từ 1 .5 – 2 .5 giờ để loại SS và làm giảm BOD5 từ 40 – 60% ¾Xử lý cấp 2: nước thải từ XLC1 chứa 40 -50 % chất rắn lơ lững Trong giai đoạn này các quá trình sinh học diễn ra để... cao Hình c sinh c nhỏ Cấ u tạo2.3 Bể Bể lọc lọ sinh họchọ nhỏ giọtgiọt Vật liệu lọc Lọc nhỏ giọt Ứng ng dụng ng lọc nhỏ giọt ngoài thực tế Quá trình bùn hoạt tính Trong quá trình này chất thải được đưa vào trong bể tiếp xúc với nồng ng độ vi sinh vật cao trong điều kiện hiếu khí Chất thải từ giai đoạn I chảy liên tục vào trong bể hiếu khí để tạo nên dòng ng chảy nơi mà sự đồng ng hóa sinh khối các... thường được sử dụng như ao sinh học, lọc nhỏ giọt, bùn hoạt tính, bể tiếp xúc sinh học quay và phân hủy kỵ khí ¾Xử lý cấp 3: loại thải phosphate, nitrate và vi sinh vật nhằm làm cho nước có thể uống được và ngăn cản phú dưỡng ¾Kết tủa hóa học, khủ trùng bằng chlorine, lọc qua cát và sử dụng ao lắng Mô hình mô tả các giai đoạn xử lý nước thải XL cấp 1 XL cấp 2 XL cấp 3 Hồ sinh học ¾Thường áp dụng cho... 1-4.1 R = QC / Q Tùy chọn : 0 -1 4.1 -40.7 0 .5 – 2 Tốc độ tải thủy trên m3/m2.ngày 25 bề mặt của bể lắng 2 16 Hiệu quả xử lí BOD % sau lọc và lắng 2 65 - 85 80 -90 Tuần hồn nước Lọc nhỏ giọt ™Các hệ thống lọc được sử dụng rộng rãi cho xử lý cấp II bởi vì 9 Chi phí xây, vận hành và bảo dưỡng thấp 9Thích ứng với sự thay đổi của các thành phần nước thải ™Lọc sinh học được sử dụng trong một quá trình đơn,... trong một bể lắng Hệ thống phân phối nước trò: phun nước lên bề mặt vật liệu lọc ¾ Cấu tạo: ống đứng ở tâm bể 2, 3 ống nhánh,có vòi hoặc lỗ phun ¾ Ống nhánh: Quay: tốc độ quay: 1 vòng/ 10phút Cố định: bố trí lỗ phun nước phân bố đều trên mặ t b ể ¾ Vai Sàn đỡ và thu nước Phân loại bể lọc sinh học nhỏ giọt THƠNG SỐ Chiều cao lớp vật liệu Loại vật liệu Tải trọng BOD Tốc độ tải thủy Hệ số tuần hồn ĐƠN... thải BOD từ 70 – 80% 9Ao kỵ khí không giống các ao khác được sử dụng trong xử lý cấp I của nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp Nước thải (BOD trên 300 mg/l) Giai đoạn sơ cấp BOD giảm 50 -70% trong 1- 5 ngày Ao tùy nghi Giai đoạn II 20-40 ngày Ao lắng Giai đoạn III 1-7 ngày Nước đầu ra (BOD < 25mg/l) ng cho xử Thứ tự các ao dùng lý nước thải Ao kỵ khí Ao kỵ khí Các dạng ng ao hiếu khí TRƯỚC Hiện... trong bể hiếu khí để tạo nên dòng ng chảy nơi mà sự đồng ng hóa sinh khối các thành nh phần hữu cơ, tạo nên nhiều tế bào hơn và sinh khối Sự vận hành nh bình thường ng và hệ thống ng dòng ng chảy trong một bể hình chữ nhật, thường ng rộng ng 6 – 10 m và dài 30 –100 m sâu 4 – 5 m Nguyên tắc quá trình bùn hoạt tính Cấp khí Bể lắng Bể sục khí Tuần hoàn bùn Bùn Thải Nước thải Nước đã xử lý Xử lý bùn Các ... nhiễm xuất phát từ trình sinh hoạt, sản xuất, bệnh nh vi n Trong nước có lượng ng lớn vi sinh tham gia xử lý chất thải, nhiên có nhiều vi sinh vật gây bệnh nh Các trình sinh học xảy nước thải đóng... XL cấp XL cấp XL cấp Hồ sinh học ¾Thường áp dụng cho vùng có nhiều ánh sáng ¾Ao tùy nghi thường nông (1-2 .5 m) trình sinh học diễn hình (làm nước thải vi tảo vi sinh vật) ¾Ao hiếu khí nông ao... nhiễm hữu Carbon Nitrogen phosphore Vi khuẩn C68H95O27N4 Sinh khối vi khuẩn Oxygen Vi tảo C106H181O45N16P Thức ăn đồng hóa trực tiếp CO2, NH4+, PO43- CO2 không khí Sinh khối tảo Nước thải xử lý Bức