ỨNG DỤNG CNSH TRONG XỬ LÍ MÔI TRƯỜNG

Ô nhiễm môi trường đã và đang là một vấn đề quan trọng, hệ quả của một quá trình phát triển nóng của các nước đang phát triển trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa như Việt Nam. Sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp và dịch vụ, quá trình đô thị hoá và tập trung dân cư nhanh chóng là những nguyên nhân gây nên hiện trạng quá tải môi trường ở những thành phố lớn trong đó ô nhiễm nước là một trong những vấn đề môi trường bức xúc và đáng quan tâm. Dựa theo nguồn gốc phát sinh, nước thải được phân loại thành hai nhóm là nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất. Nước thải sinh hoạt là nước thải ra từ hoạt động sinh hoạt hằng ngày của con người, từ các hộ gia đình, khách sạn, cơ quan, trường học… thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học. Nước thải sản xuất là nước thải ra từ hoạt động sản xuất, từ các khu công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp. giao thông vận tải… thành phần nước thải loại này phức tạp tùy thuộc vào từng ngành sản xuất. Lượng chất thải lỏng qua, hoặc không qua xử lí sẽ qua cống, rãnh, đường ống chảy vào các thủy vực tự nhiên như nước ngầm, sông, hồ và các đại dương. Theo lí thuyết, chất thải sẽ được phân giải khi chúng chảy vào các thủy vực tự nhiên, nhưng với thời rất dài. Trong khi đó lượng chất thải thải ra hằng ngày rất nhiều không thể phân giải kịp thời nên dẫn đến tình trạng ô nhiễm. Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải đô thị. Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học đang được sử dụng phổ biến nhất trong hầu hết các hệ thống xử lý ở các đô thị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NHÓM: 1

Tp.Hồ Chí Minh ngày 25 tháng 11 năm 2012

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 4

Phần 1: Hiện trạng ô nhiễm 5

1 Hiện trạng trên thế giới .5

2 Hiện trạng ở Việt Nam 6

2.1.Sản xuất nông nghiệp 6

2.2.Chăn nuôi .7

2.3.Nước thải làng nghề .7

Phần 2: Các phương pháp xử lí nước thải 10

1 Phương pháp xử lí lý học .11

2 Phương pháp xử lí lí học 13

3 Phương pháp xử lí sinh học 13

3.1.Xử lí sinh học kỵ khí 14

3.1.1 Quá trình tiếp xúc kị khí .15

3.1.2 UASB .16

3.1.3 Lọc kị khí .18

3.2.Xử lí sinh học hiếu khí 18

3.2.1.Bể bùn hoạt tính với VSV sinh trưởng .19

3.2.2.Bể hoạt động gián đoạn .22

3.2.3.Bể bùn hoạt tính với VSV sinh trưởng dính bám .23

3.2.4.Bể sinh học nhỏ giọt 23

3.2.5.Đĩa sinh học .25

Phần 3: ứng dụng xử lí .26

1.Mô hình xử lý nước thải trong nhà nhà máy sản xuất đường 26

1.1.Tình hình nghiên cứu xử lí ô nhiễm ở nhà máy đường 30

1.1.1.Tình hình trên thế giới 30

1.1.2.Tại Việt Nam .31 2.Các phương pháp sinh học xử lý ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thuỷ sản ven biển 35 2.1.Ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thủy sản (NTTS) ven biển 35 2.2 Các phương pháp sinh học trong xử lý ô nhiễm 36 2.2.1 Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm 37 KẾT LUẬN .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO .30

LỜI MỞ ĐẦU

Ô nhiễm môi trường đã và đang là một vấn đề quan trọng, hệ quả của một quá trình phát triển nóng của các nước đang phát triển trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa như Việt Nam Sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp và dịch vụ, quá trình đô thị hoá và tập trung dân cư nhanh chóng là những nguyên nhân gây nên hiện trạng quá tải môi trường ở những thành phố lớn trong đó ô nhiễm nước là một trong những vấn đề môi trường bức xúc và đáng quan tâm Dựa theo nguồn gốc phát sinh, nước thải được phân loại thành hai nhóm là nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất Nước thải sinh ho ạt là nước thải ra từ hoạt động sinh hoạt hằng ngày của con người, từ các hộ gia đình, khách sạn, cơ quan, trường học… thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học Nước thải sản xuất là nước thải ra từ hoạt động sản xuất, từ các khu công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp giao thông vận tải… thành phần nước thải loại này phức tạp tùy thuộc vào từng ngành sản xuất Lượng chất thải lỏng qua, ho ặc không qua xử lí sẽ qua cống, rãnh, đường ống chảy vào các thủy vực tự nhiên như nước ngầm, sông, hồ và các đại dương Theo lí thuyết, chất thải sẽ được phân giải khi chúng chảy vào các thủy vực tự nhiên, nhưng với thời rất dài Trong khi đó lượng chất thải thải

ra hằng ngày rất nhiều không thể phân giải kịp thời nên dẫn đến tình trạng ô nhiễm Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải

đô thị Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học đang được sử dụng phổ biến nhất trong hầu hết các hệ thống xử lý ở các đô thị

5

PHẦN 1: HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM

Sau hơn 30 năm kể từ hội nghị đầu tiên về môi trường của thế giới (1972) đến nay công đồng thế giới đã có nhiều nỗ lực để đưa vấn đề môi trường vào các chương trình nghị sư cấp quốc tế và quốc gia Tuy vậy, hiện trạng môi trường toàn c ầu cải thiện không đáng kể Môi trường chưa được lồng ghép với kế hoạch phát triển kinh tế xã hội Dân số toàn cầu tăng nhanh, sự nghèo đói, sự khai thác, tiêu thụ quá mức các nguồn tài nguyên thiên nhiên, sự phát thải quá mức “khí nhà kính”… là những vấn đề có tính bức xúc trên toàn cầu

1 Hiện trạng trên thế giới

Nhân loại phải đối mặt với những thách thức như: môi trường toàn cầu tiếp tục trở nên tồi tệ Suy giảm đa dạng sinh học tiếp diễn, trữ lượng cá thể tiếp tục giảm sút, sa mạc hóa cướp đi ngày càng nhiều đất đai màu mỡ, tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu đã hiển hiện rõ rang Thiên tai ngày càng nhiều và ngày càng khốc liệt Các nước đang phát triển trở nên dễ bị tổn hại hơn Ô nhiễm không khí, nước, biển tiếp tục lấy đi cuộc sống thanh bình của hàng triệu người

Theo thống kê, sức khỏe của hơn một triệu người trên toàn c ầu đang bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm không khí, nước và đất Các nghiên c ứu cũng cho thấy khoảng 40% số người tử vong hàng năm là do ô nhiễm Tiếp nối loạt báo cáo 10 lĩnh vực nóng hổi nhất về ô nhiễm môi trường 2008, báo cáo năm nay c ủa Viện Blacksmith với tiêu đề World Worst Polluted Places (Những nơi ô nhiễm nhất thế giới) đã đặt mục tiêu “tạo sự hỗ trợ rộng rãi trong cộng đồng quốc tế đối với một cam kết toàn cầu nhằm loại trừ các tác động ô nhiễm tới sức khỏe ở các nước đang phát triển’’ báo cáo trình bày về các khó khăn, thuận lợi và các biện pháp xử lý ô nhiễm

 Khó khăn và thuận lợi trong cải tạo môi trường ô nhiễm

Vấn đề hóc búa nhất trong việc cải tạo môi trường hiện nay là xác định đối tượng phải chi trả chi phí c ải tạo Các nhà chức trách thường đặt trách nhiệm lên vai chủ sở hữu các

Việc chính phủ ban hành các luật định chặt chẽ và có những động thái cưỡng chế bên gây ô nhiễm phải bồi thường có thể sẽ giúp giải quyết vấn đề này

Trong thế giới công nghiệp hóa ngày nay, các kĩ năng và công nghệ phục vụ cho việc cải tạo các dạng ô nhiễm đã được phát triển khá hoàn thiện Quan trọng hơn, hệ thống quản

lý và các chính sách khuyến khích thương mại đều đang tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy quá trình cải tạo các khu vực ô nhiễm

Thách thức cơ bản đối với các nước đang phát triển là lựa chọn đúng đắn các bài học phù hợp và thực tiễn nhất từ các nước đi trước để áp dụng Tất nhiên, những phương pháp như vậy không phải lúc nào cũng là giải pháp thiết thực nhưng có thể sẽ rất hiệu quả trong nhiều trường hợp

2 Hiện trạng ở Việt Nam

Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2006 ô nhiễm xảy ra chủ yếu hoạt động của các hoạt động như:

2.1 Sản xuất nông nghiệp

Số dân tham gia ho ạt động sản xuất nông nghiệp trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy chiếm khoảng 60-70% dân số toàn lưu vực Trồng trọt: các sông trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy là các hệ thống thủy lợi liên tỉnh, phục vụ nước tưới cho sản xuất nông nghiệp trong vùng Chế độ dòng chảy chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi hệ thống các cống điều tiết trong

7

lưu vực Chế độ đóng mở của các cống này tác động rất mạnh đến chất lượng nước trong lưu vực (đặc biệt là hệ thống thuỷ lợi sông Nhuệ).Ngoài ra, hoạt động canh tác trên lưu vực sông Nhuệ - Đáy còn ảnh hưởng đến môi trường nước do sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật không đúng quy cách

2.2 Chăn nuôi:

Hoạt động chăn nuôi đang được khuyến khích đầu tư phát triển ở lưu vực sông Nhuệ Đáy với số lượng đàn vật nuôi không ngừng tăng theo thời gian Sự gia tăng đàn gia súc dẫn đến gia tăng lượng nước thải Tuy nhiên, hiện nay, ngay cả các trang trại chăn nuôi với quy mô lớn, việc đầu tư xử lý môi trường cũng còn r ất hạn chế Do đó, hầu hết lượng chất thải này, đặc biệt là nước thải đều được đổ xuống các nguồn nước mặt, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

-1.2.5 Nước thải làng nghề

Theo thống kê của các Sở TN&MT các tỉnh, thành phố trong lưu vực có 458 làng nghề Các làng nghề này đã mang lại những giá trị kinh tế đáng kể, tuy nhiên cũng góp phần làm gia tăng ô nhiễm môi trường trong lưu vực

Hoạt động của các làng nghề làm phát sinh khoảng 45.000- 60.000 m3 nước thải/ngày (trong đó lượng thải tại các làng nghề ở Hà Tây chiếm khoảng 40% tổng số) Phần lớn các cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại các làng nghề đều phát triển tự phát theo yêu cầu của thị trường, thiết bị, công nghệ đơn giản, mặt bằng sản xuất nhỏ, khả năng đầu tư cho các

hệ thống xử lý nước thải rất hạn chế Nước thải của các làng nghề này thường không qua

xử lý mà thải thẳng ra nguồn tiếp nhận gây ô nhiễm nước mặt nghiêm trọng

Đã có một số dự án đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung cho làng nghề, song hiệu quả đạt được không cao Việc ô nhiễm môi trường nước mặt trong các làng nghề của lưu vực sông Nhuệ - Đáy đã diễn ra khá trầm trọng, với những đặc trưng khác nhau cho mỗi loại hình

8

Trong các làng nghề trong lưu vực, chế biến nông sản thực phẩm là những làng nghề có nguồn nước thải lớn nhất, gây ảnh hưởng lớn đến môi trường nước mặt trong lưu vực, điển hình như:

 Làng nghề Cát Quế, Hoài Đức (sản xuất mạch nha, miến, đường, bánh đa): 3.500 m3/ngày

 Làng nghề Dương Liễu, Hoài Đức (sản xuất miến dong, tinh bột): 6.800 m3/ngày

 Làng nghề Minh Khai, Hoài Đức (sản xuất miến dong, tinh bột): 5.500 m3/ngày

(Nguồn: Sở TN&MT Hà Tây, 12/2005)

Ở hầu hết các làng nghề trong lưu vực, chất lượng nước mặt đều vượt quá nhiều lần tiêu chuẩn cho phép Tuy nhiên, ô nhiễm do nước thải từ các làng nghề thường chỉ gây ô nhiễm cục bộ tại chính làng nghề đó Tải lượng nước thải làng nghề đóng góp vào lượng nước thải chung trong toàn lưu vực chỉ chiếm khoảng 4%

9

10

PHẦN 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ Ô NHIỄM NƯỚC THẢI

Nước thải nói chung có nhiều chất ô nhiễm khác nhau, đòi hỏi phải xử lý bằng những phương pháp thích hợp khác nhau Một cách tổng quát, các phương pháp xử lý nước thải được chia thành các loại sau:

Nhu c ầu oxy sinh hóa (BOD Biochemical Oxygen Demand) là một chỉ tiêu được

sử dụng rộng rãi nhằm đo chất lượng nước BOD là lượng oxy hòa tan mà vi sinh vật đòi hỏi trong quá trình phân gi ải hiếu khí các chất hữu cơ có mặt trong nước thải mức độ ô nhiễm nguồn nước được phản ánh qua chỉ số BOD Nước càng nhiều chất hữu cơ dễ bị oxy hóa tức càng ô nhiễm thì BOD càng cao Vì thế, phương pháp BOD được sử dụng rộng rãi để theo dõi chất lượng nước và quá trình phân hủy sinh học chất thải Đơn vị tính BOD thường dược sử dụng là mgO2/ lít

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần để oxy hóa bằng con đường hóa học các chất hữu cơ và vô cơ có măt trong nước Để xác định chỉ tiêu này người ta thường sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh là K2Cr2O7 hoặc KMnO4 COD càng lớn thì mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải càng cao

Chất rắn tổng số (TS-Total solid) là toàn bộ lượng chất rắn ở dạng hòa tan và lơ lửng ở trong nước thải TS được tính bằng khối lượng chất khô còn lại khi bốc hơi hết nước trong nước thải

Chất rắn huyền phù (SS) là lượng vật chất có kích thước nhỏ lơ lửng trong nước được xác định bằng cách lọc qua giấy lọc tiêu chuẩn, sấy ở 103-1050C đến khối lượng không đổi rồi đem cân

11

1 Phương pháp xử lý lý học:

Trong phương pháp này, các lực vật lý, như trọng trường, ly tâm, được áp dụng để tách các chất không hòa tan ra khỏi nước thải Phương pháp xử lý lý học thường đơn giản, rẻ tiền có hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao Các công trình xử lý cơ học được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải là (1) song/lưới chắn rác, (2) thiết bị nghiền rác, (3)

bể điều hòa, (4) khuấy trộn, (5) lắng, (6) lắng cao tốc, (7) tuyển nổi, (8) lọc, (9) hòa tan khí, (10) bay hơi và tách khí Việc ứng dụng các công trình xử lý lý học được tóm tắt trong bảng sau:

Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng

Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất

Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS

Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải, và giữ cặn ở trạng thái

lơ lửng

Tạo bông Giúp cho việc tập hợp của các hạt cặn nhỏ thành các hạt cặn lớn hơn

để có thể tách ra bằng lắng trọng lực Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn

Tuyển nổi Tách các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng

của nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc hóa học

Màng lọc Tương tự như quá trình lọc Tách tảo từ nước thải sau hồ ổn định

12

Hình ảnh một số thiết bị xử lí nước thải bằng biện pháp lí học:

13

2 Phương pháp xử lí hóa học:

Phương pháp hóa học sử dụng các phản ứng hóa học để xử lý nước thải Các công trình xử lý hóa học thường kết hợp với các công trình xử lý lý học Mặc dù có hiệu quả cao, nhưng phương pháp xử lý hóa học thường đắt tiền và đặc biệt thường tạo thành các sản phẩm phụ độc hại Việc ứng dụng các quá trình xử lý hóa học được tóm tắt trong bảng sau:

Khử trùng Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng

chlorine

Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh Chlorine là loại hóa chất được sử dụng rộng rãi nhất

Khử chlorine Tách lượng clo dư còn lại sau quá trình clo hóa

Khử trùng bằng ClO2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng BrCl2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng ozone Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng tia UV Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

3 Phương pháp xử lý sinh học

Khi công nghiệp phát triển mạnh , vấn đề lớn đặt ra là vấn đề nước thải công nghiệp chứa nhiều chất độc gây ô nhiễm môi trường Các nước công nghiệp phát triển

Phương pháp kỵ khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy

Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục

3.1 Phương pháp kỵ khí

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

 Giai đoạn 2: Acid hóa;

 Giai đoạn 3: Acetate hóa;

 Giai đoạn 4: Methane hóa

Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành:

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc

kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước

đi từ dưới lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - UASB);

15

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process)

3.1.1 Quá Trình Tiếp Xúc Kỵ Khí (Anaerobic Contact Process)

Một số loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao có thể xử lý rất hiệu quả bằng quá trình tiếp xúc kỵ khí Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn.Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn Sau khi phân hủy, hỗn hợp được đưa sang bểlắng hoặc bể tuyển nổi đểtách riêng bùn và nước Bùn được tuần hoàn trở lại

bể kỵ khí.Lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm

16

3.1.2 UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Đây là một trong những quá trình kỵ khí được ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới do hai đặc điểm chính sau:

Cả ba quá trình, phân hủy - lắng bùn - tách khí, được lấp đặt trong cùng một công trình

Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinhvật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí sử dụng UASB còn có những ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như:

 Ít tiêu tốn năng lượng vận hành

 Ít bùn dư, nên giảm chi phí xử lý bùn

 Bùn sinh ra dễ tách nước

 Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm được chi phí bổ sing dinh dưỡng

 Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí methane

 Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kỵ khí có thể hồi phục và hoạt động được sau một thời gian ngưng không nạp liệu

17

Sơ đồ bể UASB được trình bày trong Hình 1.10 Nước thải được nạp liệu từ phía đáy

bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là methane và CO2) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể Tại đây, quá trình tách pha khí- lỏng-rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5-10% Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo

Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong kho ảng 0,6-0,9 m/h pH thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí dao động trong kho ảng 6,6-7,6 Do đó cần cung c ấp

đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để bảo đảm pH của nước thải luôn luôn > 6,2 vì ở pH < 6,2, vi sinh vật chuyển hóa methane không hoạt động được Cần lưu ý rằng chu trình sinh trưởng của vi sinh vật acid hóa ngắn hơn rất nhiều so với vi sinh vật acetate hóa (2-

3 giờ ở 350C so với 2-3 ngày, ở điều kiện tối ưu) Do đó, trong quá trình vận hành ban đầu, tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh vật acid hóa sẽ tạo ra acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành acetate dưới tác dụng của vi sinh vật acetate hóa

Do tại Việt Nam chưa có loại bùn hạt nên quá trình vận hành được thực hiện với tải trọng ban đầu kho ảng 3 kg COD/m3.ngđ Mỗi khi đạt đến trạng thái ổn định, tải trọng này sẽ được tăng lên gấp đôi cho đến khi đạt tải trọng 15 - 20 kg COD/m3.ngđ Thời gian này kéo dài khoảng 3 -4 tháng Sau đó, bể sẽ hoạt động ổn định và có khả năng chịu quá tải, cũng như nồng độ chất thải khá cao Khí mêtan thu được có thể sử dụng cho việc đun nấu và cung c ấp nhiệt Lượng bùn sinh ra rất nhỏ nên không c ần thiết phải đặt vấn đề xử lý bùn Quá trình xử lý này chỉ tiêu tốn một lượng nhỏ năng lượng dùng để bơm nước

18

3.1.3 Quá Trình Lọc Kỵ Khí (Anaerobic Filter Process)

Bể lọc kỵ khí là một cột chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa carbon trong nước thải Nước thải được dẫn vào cột từ dưới lên, tiếp xúc với lớp vật liệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển Vì vi sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gian lưu của tế bào vi sinh vật (thời gian lưu bùn) rất cao (khoảng 100 ngày

3.2 Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí

19

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau:

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:

 Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được

sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn ho ạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí Trong số những quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất

 Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate hóa với màng cố định

3.2.1 Bể Bùn Hoạt Tính Với Vi Sinh Vật Sinh Trưởng Lơ Lửng

Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu cung c ấp đủ lượng oxy một cách liên tục và

20

duy trì bùn ho ạt tính ở trạng thái lơ lửng Nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt 2 không được nhỏ hơn 2 mg/L Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong bể bùn hoạt tính phụ thuộc vào:

 Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật:

tỷ lệ F/M

 Nhiệt độ

 Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật

 Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất

 Lượng các chất cấu tạo tế bào

 Hàm lượng oxy hòa tan

Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cần phải hiểu

rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật Các vi sinh vat này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-,… Một cách

tổng quát, vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, và

21

hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter Thêm vào đó, nhiều loại

vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum

cũng tồn tại

Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/L, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25 mg/L, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt độ 60C < t0C < 370C Một số sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng được trình bày trong hình dưới đây